多孔TC4钛合金吸氢规律

D01:10.13374.isml00103x.2009.04.010 第31卷第4期 北京科技大学学报 Vol.31 No.4 2009年4月 Journal of University of Science and Technology Beijing Apr.2009 多孔TC4钛合金吸氢规律 郭青苗) 刘彪侯红亮)任学平) 王耀奇2) 1)北京科技大学材料科学与工程学院，北京1000832)北京航空制造工程研究所，北京100024 摘要利用管式氢处理炉采取固态气相渗氢法进行置氢实验.以研究多孔TC4钛合金置氢过程中吸氢量随置氢温度，置氢 时间和相对密度的变化规律.并建立了相应的数学模型.结果表明：当多孔钛合金的相对密度较低时，吸氢量随置氢温度的升 高而增加：当相对密度较高时.吸氢量与置氢温度的关系遵循Sievert's定律，与致密钛合金的吸氢特性一致：多孔钛合金随置 氢时间的延长，吸氢量增加：随着多孔钛合金相对密度的增加，吸氢量降低. 关键词钛合金：多孔：相对密度：置氢：氢含量 分类号TG146.2+3 Hydrogenation behavior of a porous Ti-6Al-4V alloy GUO Qing-miao.LIU Biao.HOU Hong-liang2.REN Xue ping.WANG Yao-gi) 1)School of Materials Science and Engineering.University of Science and Technology Beijing.Beijing 100083,China 2)Beijing Aeronautical Manfacturing Technology Research Institute.Beijing 100024,China ABSTRACT Hydrogenation experiments that involved gassolid hydrogenated method with a tube-hydogen treatment furnace were conducted to investigate the change in hy drogen content of porous Ti-6A-4V alloy with temperature time and its relative density. and some corresponding mathematical models were proposed on the base of ex perimental data.It is show n that,for the porous titani- um alloy with low relative density,the hydrogen content increases at a higher hy drogenation temperature;as for the porous titanium with high relative density,the relationship between hy drogen content and temperature obeys the Sievert's law,which is consistent w ith that of a compact titanium alloy.The hydrogen absorption capacity increases as the hydrogenation holding time prolongs.w hile it decreases as the relative density of the poous titanium alloy increases. KEY WORDS titanium alloys porous;relative density;hydrogenation:hydrogen content 钛合金置氢处理技术是利用氢致塑性、氢致相 国内外学者对致密钛合金吸氢规律进行了深入 变以及钛合金中氢的可逆合金化作用以实现钛氢系 研究6)，但关于多孔钛合金吸氢规律的研究尚未 统最佳组织结构、改善加工性能的一种新体系、新方 见报道.本文通过将一般置氢粉末固结工艺“混粉 法和新手段山，该技术在钛合金的热加工、机械加（置氢粉）一压形一烧结”改为混粉一压形一置氢一 工，粉末固结、复合材料制备、微观组织细化等方面 烧结”，得出多孔TC4钛合金的吸氢规律，不仅为置 具有广阔的应用前景一).欧美等国家对钛合金置 氢钛合金的粉末固结工艺降低了制粉难度，而且为 氢处理的研究工作非常重视目前己形成一个独特 多孔钛合金的氢含量的精确控制提供理论基础，进 的研究领域.在粉末固结领域的研究表明，置氢可 而优化与控制粉末固结后的性能. 以显著降低钛合金粉末固结温度和压力，缩短过程 时间，不仅改善了钛粉固结工艺，而且制件性能也有 1材料及方法 相应提高，因此，置氢钛合金粉末固结技术受 实验材料采用氢化脱氢法制备的TC4钛合金 到了国内外学者的广泛重视. 粉末，并在不同压力下压制成形以获得相对密 收稿日期：200805-03 基金项目：国家重点基础研究发展规划资助项目(N。.11AZ6305) 作者简介：郭青苗(1981一），女，博士研究生：任学平(1957-），男，教授，博士生导师，E-mail:rxp33@mm,ush.du.cm

多孔 TC4 钛合金吸氢规律 郭青苗1) 刘 彪1) 侯红亮2) 任学平1) 王耀奇2) 1) 北京科技大学材料科学与工程学院, 北京 100083 2) 北京航空制造工程研究所, 北京 100024 摘 要 利用管式氢处理炉采取固态气相渗氢法进行置氢实验, 以研究多孔 TC4 钛合金置氢过程中吸氢量随置氢温度、置氢 时间和相对密度的变化规律, 并建立了相应的数学模型.结果表明:当多孔钛合金的相对密度较低时, 吸氢量随置氢温度的升 高而增加;当相对密度较高时, 吸氢量与置氢温度的关系遵循 Sievert' s 定律, 与致密钛合金的吸氢特性一致;多孔钛合金随置 氢时间的延长, 吸氢量增加;随着多孔钛合金相对密度的增加, 吸氢量降低. 关键词 钛合金;多孔;相对密度;置氢;氢含量 分类号 TG146.2 +3 Hydrogenation behavior of a porous Ti-6Al-4V alloy GUO Qing-miao 1) , LIU Biao 1) , HOU Hong-liang 2) , REN Xue-ping 1) , WANG Yao-qi 2) 1) School of Mat erials Science and Engineering, University of S cience and Technology Beijing, Beijing 100083, China 2) Beijing Aeronautical Manuf acturing Technology Research Institut e, Beijing 100024, China ABSTRACT Hydrogenatio n experiments that inv olved gas-solid hydrogenated method with a tube-hydrog en treatment furnace were conducted to investigate the change in hy drogen co ntent o f porous Ti-6Al-4V alloy with temperature, time and its rela tive density, and some co rresponding mathematical models w ere proposed on the base of ex perimental data.It is show n that, fo r the porous titani￾um alloy with low relative density , the hydrogen content increases at a higher hy drogenation temperature;as for the porous titanium w ith high relative density, the relationship between hy drogen co ntent and tempera ture obeys the Sievert' s law, which is consistent w ith that of a compact titanium alloy .The hydrogen absorptio n capacity increases as the hydrogenation holding time prolongs, w hile it decreases as the relative density of the po rous titanium alloy increases. KEY WORDS titanium alloy s;porous ;relative density ;hy drog enation ;hy drog en co ntent 收稿日期:2008-05-03 基金项目:国家重点基础研究发展规划资助项目( No .11AZ6305) 作者简介:郭青苗( 1981—) , 女, 博士研究生;任学平( 1957—) , 男, 教授, 博士生导师, E-mail:rxp33@mat er .ustb.edu.cn 钛合金置氢处理技术是利用氢致塑性、氢致相 变以及钛合金中氢的可逆合金化作用以实现钛氢系 统最佳组织结构 、改善加工性能的一种新体系 、新方 法和新手段[ 1] .该技术在钛合金的热加工 、机械加 工、粉末固结 、复合材料制备、微观组织细化等方面 具有广阔的应用前景[ 2-3] .欧美等国家对钛合金置 氢处理的研究工作非常重视, 目前已形成一个独特 的研究领域 .在粉末固结领域的研究表明, 置氢可 以显著降低钛合金粉末固结温度和压力, 缩短过程 时间, 不仅改善了钛粉固结工艺, 而且制件性能也有 相应提高[ 4-5] .因此, 置氢钛合金粉末固结技术受 到了国内外学者的广泛重视. 国内外学者对致密钛合金吸氢规律进行了深入 研究[ 6-7] , 但关于多孔钛合金吸氢规律的研究尚未 见报道 .本文通过将一般置氢粉末固结工艺“混粉 (置氢粉) —压形—烧结”改为“混粉—压形 —置氢— 烧结”, 得出多孔 TC4 钛合金的吸氢规律, 不仅为置 氢钛合金的粉末固结工艺降低了制粉难度, 而且为 多孔钛合金的氢含量的精确控制提供理论基础, 进 而优化与控制粉末固结后的性能 . 1 材料及方法 实验材料采用氢化脱氢法制备的 TC4 钛合金 粉末, 并在不同压力下压制成形以获得相对密 第 31 卷 第 4 期 2009 年 4 月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol .31 No.4 Apr.2009 DOI :10.13374/j .issn1001 -053x.2009.04.010

。460 北京科技大学学报 第31卷 度d9: Sievert's定律.相对密度较小的多孔钛合金与钛合 d=0/P (1) 金粉末特性接近，其开始吸氢温度较低山，在高温 其中，P为粉末体的密度，P,为粉末材料的理论密 置氢后冷却到出炉温度的过程中，多孔材料一直在 度. 吸氢。从而导致最终氢含量随着温度的升高而增加. 实验得到相对密度分别为d1=0.733、d2= 0.6 相对密度 0.787、d3=0.834和d4=0891的多孔TC4钛合 --d 0.5 金，致密钛合金的相对密度为d5=1,试样尺寸为 0.4 12mm,质量为3g·表面经丙酮清洗去除油污，置 入管式氢处理炉进行置氢处理. 置氢室验在TC4合金的B相变点温度以下进 0.2 行，抽真空至2×102Pa时开始加热，炉内温度达 到实验温度时充入一定量的氢气，并保温1h使氢 0.1 在多孔钛合金中均匀化后，降温至373K时出炉. 900 950 10001050 1100 氢含量采用PH1ID型精密电子分析天平通过称重 TK 法得到，天平感量为1×105g· 图1多孔T℃4钛合金的氢含量与温度的关系 Fig.I Rdlationship between hydrogen content and hydmgenation 2结果与分析 temperature of the porous TC4 alloy 2.1吸氢量随置氢温度的变化规律 2.2吸氢量随置氢时间的变化规律 致密钛合金置氢时氢含量与置氢温度的关系遵 由Sievert's定律可知，致密钛合金置氢过程中 循Sievert's定律%，如下式所示： 氢含量与氢平衡压PH,是幂函数关系.置氢过程中 -△H CH=aPH;exp 2RT) (2) 氢平衡压PH由充氢时间1决定，在有效的充氢时 其中，CH为热力学温度为T时平衡氢质量分数， 间内可以认为一部分氢气用来提供氢平衡压PH, △H为氢的溶解热，PH,为气相中的氢平衡压，R为 一部分扩散进入钛合金中.总的氢分压P包括平衡 气体常数，α为材料常数.由上式可知，致密钛合金 氢分压PH和压强变化△P两部分，其关系如下式： 置氢时氢含量随着温度的升高而降低0. P=PH+△P (3) 图1为多孔T℃4合金吸氢量与温度的关系曲 由于实验条件可以被近似视为稀薄气体环境. 线。结果表明，相对密度不同，多孔钛合金置氢后的 因此根据波马定律，△P可以表示为： 氢含量随置氢温度的变化规律有所不同.相对密度 较小的多孔钛合金（如图1中相对密度为d1和d2 △P=mCuRT MV (4) 的曲线)，氢含量随温度的升高大致呈抛物线关系增 其中，m为试样质量，CH为氢含量，V为炉腔体积 加：而对于相对密度较大的多孔钛合金（如图1中相 M为氢气的摩尔质量. 对密度为d3和d5的曲线)，情况又有所不同.根据 将式(3)、(4)代入理想气体方程，置氢时间t 这种变化趋势的差异，假设存在某一个临界相对密 为： 度dc,当多孔钛合金的相对密度k~dc时，氢含量 T'VPH,T'Rm 2 随置氢温度的升高而增加：当d=dc时，氢含量在 PVT+PVM CH (5) 吸氢温度范围内，可以认为基本上不变化：当d> 其中，v为氢气流量，1为充氢时间，T为置氢温度， dc时，多孔材料的相对密度接近于致密体的相对密 T'为常温P为标准大气压. 度，氢含量随着置氢温度的升高而降低，遵循致密钛 将式2)代入式(5)中，可得： 合金置氢时的Sivert's定律.这是由于多孔钛合金 T'V C 与致密钛合金的吸氢特性不同造成的.由文献可 △H 72+ Ca 2RT] 知，致密钛合金的吸氢过程是放热反应，所以在 定义常数 吸氢温度范围内，温度越低越利于吸氢，因此当多孔 TV 材料的相对密度较大，接近于致密体时，其吸氢特性 C1= -△H72, P'yTa exP-2RT Ca R CI 也接近于致密体，氢含量与置氢温度关系符合

度 d [ 8] : d =ρ/ ρT ( 1) 其中, ρ为粉末体的密度, ρT 为粉末材料的理论密 度. 实验得到相对密度分别为 d1 =0.733 、d2 = 0.787 、d3 =0.834 和 d 4 =0.891 的多孔 TC4 钛合 金, 致密钛合金的相对密度为 d5 =1, 试样尺寸为 12 mm, 质量为 3 g .表面经丙酮清洗去除油污, 置 入管式氢处理炉进行置氢处理 . 置氢室验在 TC4 合金的 β 相变点温度以下进 行, 抽真空至 2 ×10 -2 Pa 时开始加热, 炉内温度达 到实验温度时充入一定量的氢气, 并保温 1 h, 使氢 在多孔钛合金中均匀化后, 降温至 373 K 时出炉 . 氢含量采用 PH11D 型精密电子分析天平通过称重 法得到, 天平感量为 1 ×10 -5 g . 2 结果与分析 2.1 吸氢量随置氢温度的变化规律 致密钛合金置氢时氢含量与置氢温度的关系遵 循Sievert' s 定律 [ 9] , 如下式所示: CH =a PH2 exp -ΔH 2R T ( 2) 其中, C H 为热力学温度为 T 时平衡氢质量分数, ΔH 为氢的溶解热, PH 2为气相中的氢平衡压, R 为 气体常数, a 为材料常数 .由上式可知, 致密钛合金 置氢时氢含量随着温度的升高而降低[ 10] . 图 1 为多孔 TC4 合金吸氢量与温度的关系曲 线.结果表明, 相对密度不同, 多孔钛合金置氢后的 氢含量随置氢温度的变化规律有所不同 .相对密度 较小的多孔钛合金( 如图 1 中相对密度为 d1 和 d2 的曲线), 氢含量随温度的升高大致呈抛物线关系增 加;而对于相对密度较大的多孔钛合金(如图 1 中相 对密度为 d 3 和 d 5 的曲线), 情况又有所不同 .根据 这种变化趋势的差异, 假设存在某一个临界相对密 度 dC, 当多孔钛合金的相对密度 d dC 时, 多孔材料的相对密度接近于致密体的相对密 度, 氢含量随着置氢温度的升高而降低, 遵循致密钛 合金置氢时的 Sivert' s 定律.这是由于多孔钛合金 与致密钛合金的吸氢特性不同造成的.由文献可 知[ 6-7] , 致密钛合金的吸氢过程是放热反应, 所以在 吸氢温度范围内, 温度越低越利于吸氢, 因此当多孔 材料的相对密度较大, 接近于致密体时, 其吸氢特性 也接近于致密体, 氢含量与置氢温度关系符合 Sievert' s定律.相对密度较小的多孔钛合金与钛合 金粉末特性接近, 其开始吸氢温度较低[ 11] , 在高温 置氢后冷却到出炉温度的过程中, 多孔材料一直在 吸氢, 从而导致最终氢含量随着温度的升高而增加. 图 1 多孔 TC 4 钛合金的氢含量与温度的关系 Fig.1 Relationship between hydrogen conten t and hyd rogenation t emperature of the porous TC4 alloy 2.2 吸氢量随置氢时间的变化规律 由 Sievert' s 定律可知, 致密钛合金置氢过程中 氢含量与氢平衡压 P H2是幂函数关系 .置氢过程中 氢平衡压 PH 2由充氢时间 t 决定, 在有效的充氢时 间内可以认为一部分氢气用来提供氢平衡压 PH 2 , 一部分扩散进入钛合金中.总的氢分压 P 包括平衡 氢分压 PH 2和压强变化 ΔP 两部分, 其关系如下式 : P =P H 2 +ΔP ( 3) 由于实验条件可以被近似视为稀薄气体环境. 因此, 根据波马定律, ΔP 可以表示为: ΔP = mCH R T MV ( 4) 其中, m 为试样质量, CH 为氢含量, V 为炉腔体积, M 为氢气的摩尔质量 . 将式( 3) 、( 4) 代入理想气体方程, 置氢时间 t 为 : t = T′VPH 2 P′vT + T′Rm P′vM CH ( 5) 其中, v 为氢气流量, t 为充氢时间, T 为置氢温度, T′为常温, P′为标准大气压 . 将式( 2)代入式( 5)中, 可得 : t = T′V P′vT C 2 H a 2 exp - ΔH 2R T 2 + T′Rm P′vM CH ( 6) 定义常数 C1 = T′V P′vTa 2 ex p - ΔH 2R T 2 , C2 = T′Rm P′vM CH2 , · 460 · 北 京 科 技 大 学 学 报 第 31 卷

第4期 郭青苗等：多孔TC4钛合金吸氢规律 461。 则上式变为： 小.相对密度d越小，样品的比表面积和孔隙度均 t=C1C十C2CH (7) 越大置氢时氢气就容易扩散进入试样内部，由于试 根据t和CH代表的实际含义知，DO,C>O, 样比表面积和内部多孔颗粒可以与氢气接触的自由 则有： 表面积的增加，置氢平衡后试样的氢含量 C4=-C2+C+4C1t 增加. (8) 2C1 质量相同但相对密度不同的多孔钛合金样品， 按照式(8)将实验数据拟合即可以获得多孔钛 可以看成是由数量相同的钛合金粉末颗粒经不同压 合金的氢含量和置氢时间之间的关系曲线。如图2 力压制成颗粒之间的孔隙大小不同的多孔样品.可 所示.实验结果和拟合曲线吻合较好.由于多孔钛 以假设这些多孔样品的孔隙总数量(N)相同，并且 合金（粉末预形坯）各部位的密度不太均匀，会造成 认为是近似球形（平均球半径为）、大小一致且均 实验点和拟合值稍微有偏差.可以认为，在不同温 匀分布在合金中，孔隙半径越大则相对密度越小. 度下置氢时，多孔钛合金在渗氢过程中，随充氢时间 在这个假设的基础上，可以分析多孔钛合金氢 的延长氢含量均增加11？， 含量与其相对密度之间的关系.将质量为m的致 密钛合金制成体积为Vo、底面半径为Ro及高L0 1.2 相对密度和置氢温度 d,1123K 的圆柱形样品.对于相对密度是d的多孔合金，如 1.0 d,1023K d.923K 果也制成同质量，同底面半径的样品，则多孔合金样 d,923K 0.8 一式(8)拟合值 品的总比表面积S由两部分组成一部分是孔隙的 0.6 总表面积另外一部分则是柱体的外表面积即： 0.4 S=Nor2+2xRoL0十尔R6 (9) 02 利用上述假设，可以求得： 20 40 60 80 100 S=No4r +2 RoLo +云G 图2多孔TC4钛合金氢含量与置氢时间的关系 (10) Fig.2 Relationship betw een hydrogen content and hydrogenation 在同样的置氢条件下，样品和氢的接触比表面 time of the porous TC4 alloy 积S越大则氢含量CH越高均，可以近似认为 23吸氢量随相对密度的变化规律 二者是成正比关系： 图3是多孔钛合金的相对密度与吸氢量间的关 CH OCS (11) 系.由图3可以看出，多孔钛合金置氢后的氢含量 即： 随其相对密度的增加而降低.分析认为，实验采用 +2R0L0日+2xR阿 的多孔钛合金样品质量和形状均相同，其相对密度 的大小反映了比表面积和内部颗粒自由表面的大 (12) 1.0 进一步将其中的常数简化，可以得到： 置氢温度 ●973K 0.8- ■1073K CH=44-1 +Be (13) 一式(13)拟合曲线 0.6 其中，A、B和C均是常数，可以通过实验进行确定. 由图3还可以看出，将数据点按照上述关系式 0,4 (13)进行拟合之后，拟合曲线和实验数据点吻合的 0.2 较好，这说明上述假设是比较合理且具备一定实用 性. 0.70 0.75 0.800.850.900.951.00 相对密度 3结论 图3多孔TC4钛合金氢含量与相对密度的关系 (1)多孔钛合金的吸氢规律与致密钛合金的有 Fig.3 Relationhip between hydrogen content and relative density 所不同.相对密度较小的多孔钛合金，吸氢量随置 of the pomus TC4 alby 氢温度的升高而增加，相对密度较大的多孔钛合金

则上式变为: t =C1C 2 H +C2CH ( 7) 根据 t 和CH 代表的实际含义知, t >0, CH >0, 则有 : CH = -C2 + C 2 2 +4C1 t 2C1 ( 8) 按照式( 8) 将实验数据拟合即可以获得多孔钛 合金的氢含量和置氢时间之间的关系曲线, 如图 2 所示.实验结果和拟合曲线吻合较好.由于多孔钛 合金( 粉末预形坯) 各部位的密度不太均匀, 会造成 实验点和拟合值稍微有偏差.可以认为, 在不同温 度下置氢时, 多孔钛合金在渗氢过程中, 随充氢时间 的延长氢含量均增加[ 11-12] . 图 2 多孔 TC4 钛合金氢含量与置氢时间的关系 Fig.2 Relationship betw een hydrogen cont ent and hydrogenation time of the porous TC4 alloy 图 3 多孔 TC4 钛合金氢含量与相对密度的关系 Fig.3 Relationship betw een hydrogen cont ent and relative density of the porous TC4 alloy 2.3 吸氢量随相对密度的变化规律 图 3 是多孔钛合金的相对密度与吸氢量间的关 系.由图 3 可以看出, 多孔钛合金置氢后的氢含量 随其相对密度的增加而降低.分析认为, 实验采用 的多孔钛合金样品质量和形状均相同, 其相对密度 的大小反映了比表面积和内部颗粒自由表面的大 小 .相对密度 d 越小, 样品的比表面积和孔隙度均 越大, 置氢时氢气就容易扩散进入试样内部, 由于试 样比表面积和内部多孔颗粒可以与氢气接触的自由 表面积的增加[ 13-14] , 置氢平衡后试样的氢含量 增加. 质量相同但相对密度不同的多孔钛合金样品, 可以看成是由数量相同的钛合金粉末颗粒经不同压 力压制成颗粒之间的孔隙大小不同的多孔样品.可 以假设这些多孔样品的孔隙总数量( N0) 相同, 并且 认为是近似球形( 平均球半径为 r) 、大小一致且均 匀分布在合金中, 孔隙半径越大则相对密度越小 . 在这个假设的基础上, 可以分析多孔钛合金氢 含量与其相对密度之间的关系 .将质量为 m 的致 密钛合金制成体积为 V0 、底面半径为 R 0 及高 L0 的圆柱形样品 .对于相对密度是 d 的多孔合金, 如 果也制成同质量, 同底面半径的样品, 则多孔合金样 品的总比表面积 S 由两部分组成, 一部分是孔隙的 总表面积, 另外一部分则是柱体的外表面积, 即 : S =N04πr 2 +2πR 0 L0 1 d +2πR 2 0 ( 9) 利用上述假设, 可以求得: S =N04π 3 V0 4πN 0 1 d -1 2 3 +2πR 0 L0 1 d +2πR 2 0 ( 10) 在同样的置氢条件下, 样品和氢的接触比表面 积 S 越大, 则氢含量 CH 越高[ 13-14] , 可以近似认为 二者是成正比关系 : CH ∝S ( 11) 即 : CH ∝ N04π 3 V0 4πN0 1 d -1 2 3 +2πR0 L0 1 d +2πR 2 0 ( 12) 进一步将其中的常数简化, 可以得到 : CH =A 1 d -1 2 3 +B 1 d +C ( 13) 其中, A 、B 和C 均是常数, 可以通过实验进行确定. 由图 3 还可以看出, 将数据点按照上述关系式 ( 13)进行拟合之后, 拟合曲线和实验数据点吻合的 较好, 这说明上述假设是比较合理且具备一定实用 性 . 3 结论 ( 1) 多孔钛合金的吸氢规律与致密钛合金的有 所不同.相对密度较小的多孔钛合金, 吸氢量随置 氢温度的升高而增加, 相对密度较大的多孔钛合金, 第 4 期 郭青苗等:多孔 TC4 钛合金吸氢规律 · 461 ·

。462 北京科技大学学报 第31卷 吸氢规律遵循Sievert's定律，与致密体相一致. 128 (2)多孔钛合金吸氢量随置氢时间的延长而增 (黄刚，曹小华，龙兴贵，等.钛氢体系的物理化学性质.材料 导报.2006.20(10)：128) 加，即符合CH= -C十C+4GL的关系. [8 Huang P Y.Powder Metallurgy Principle.Beijing Metallurgical 2C1 Industry Press,2004:133 (3)多孔钛合金吸氢量随相对密度的减小而增 (黄培云.粉末治金原理.北京：治金工业出版社，2004：133) 9Shi L.Thermodynam ics of Metals and Alloy.Beijing:China 加，即符合C= +B 十C的关系 Machine Press.1992:164 (石霖.合金热力学.北京：机械工业出版社，1992：164) 参考文献 [10 Wan J P.Peng S M.Hao W L.ct al Investigation on absorption [1]Hou H L,Li ZQ,Wang Y J.et al.Technology of hydmogen treat- of hydrogen by titarium-vanadium alloy.J Nucl Radiochem ment for titanium alby and its application prospect.Chin/Non- 2004.26(3):141 ferrous Met,2003.13(3):533 (万竞平，彭述明，郝万立，等.T一V合金吸氢性能研究。核 (侯红亮，李志强，王亚军，等。钛合金热氢处理技术及其应用 化学与放射化学，2004,26(3)：141) 前景.中国有色金属学报.2003,13(3)：533) [11]Vasut F.Bidica N.Stefarescu.ct al.Study about sorption in [2]SenkovON,Frones F H.Thermobydrogen processing of tit anium sponge and pow der tit anium of hydrogen isotopes obtained fom a albys.IntJ Hydrogen Energy,1999.24 (6):565 cryogenic distillation process.Renewable Energy,2008.33(2): [3]Eliaz N.Eliezer D.Olson D L.Hydrogen assisted processing of 216 materials.Mater Sci Eng A,2000,289:41 12]Cao X M,Zhao Y Q,Xi Z P.et al.Application of thermohy- [4]Zhao J Q,Nan H,Huang D.Progress in technologies for prepa drogen treatment for casting titanium alloys Foundry,2005,54 ration of Ti alby and Ti alloy parts w ith Ti alloy pow der by hydm- (5):391 gen albying,Spec Cast Non ferraus Albys,2007,27(8):593 (曹兴民，赵永庆，奚正平.热氢处理在铸造钛合金中的应用. (赵嘉琪，南海，黄东。氢合金化钛合金粉末成形制件技术的发 铸造，2005.54(5)：391) 展.特种铸造及有色合金，2007,27(8)：593) 13 Warg TT.Wang S M.Huang Z et al.Hydrogen storage prop [5]Azevedo C R F.Rodrigues D.Beneduce N F.TiAbV pow der erties of catalzed sodium alanates.Chin J Nonferrous Met, metallgy (PM)via hydrogenationrdehyd mogenat ion HDH)pm- 2006.16(8):1429 cess.J Alloys Com pd,2003.353:217 (王同涛，王树茂，黄卓等.钛催化氢化铝钠的贮氢性能.中 [6]Cui C J.Peng Q.Study on hydrogen permeation process in titani- 国有色金属学报，2006.16(8)：1429 um and Tialbys.Rare Met Mater Eng.2003,32(12):1011 14 Zheng X P,Ao H.Li P.et al.Research trend in electrochemical (崔昌军，彭乔.钛及钛合金的氢渗过程研究.稀有金属材料 properties of rare-earth-based hydmgen storage alloys.Ord- 与工程，2003,32(12)：1011) nance Mater Sci Eng.2006,26(5):76 [7]Huang G.Cao X H.Long X G.et al Physical and chemical pmp- (郑雪萍，敖晖，李平，等.稀土系储氢合金电化学性能的研究 erties of titanium-hydrogen system.Mater Rev,2006,20(10): 现状.兵器材料科学与工程，2006.26(5)：76

吸氢规律遵循 Sievert' s 定律, 与致密体相一致 . ( 2) 多孔钛合金吸氢量随置氢时间的延长而增 加, 即符合 C H = -C2 + C 2 2 +4C1 t 2C1 的关系. ( 3) 多孔钛合金吸氢量随相对密度的减小而增 加, 即符合 C H =A 1 d -1 2 3 +B 1 d +C 的关系. 参 考 文 献 [ 1] Hou H L, Li Z Q, Wang Y J, et al.Technology of hydrogen treat￾ment for titanium alloy and its application prospect .Chin J Non￾f errous Met, 2003, 13( 3) :533 ( 侯红亮, 李志强, 王亚军, 等.钛合金热氢处理技术及其应用 前景.中国有色金属学报, 2003, 13( 3) :533) [ 2] Senkov O N, Frones F H .T hermohydrogen processing of tit anium alloys.In t J Hydrogen Energy , 1999, 24 ( 6) :565 [ 3] Eliaz N, Eliezer D, Olson D L .Hydrogen assist ed processing of materials.Mater Sci Eng A, 2000, 289:41 [ 4] Zhao J Q, Nan H, Huang D.Progress in t echnologies for prepa￾ration of Ti alloy and Ti alloy parts w ith Ti alloy pow der by hydro￾gen alloying.Spec Cast Non ferrous Alloys, 2007, 27(8) :593 ( 赵嘉琪, 南海, 黄东.氢合金化钛合金粉末成形制件技术的发 展.特种铸造及有色合金, 2007, 27( 8) :593) [ 5] Azevedo C R F, Rodrigues D, Beneduce N F.Ti-Al-V pow der metallu rgy ( PM) via hydrogenation-dehyd rogenation ( HDH) pro￾cess.J Alloys Com pd , 2003, 353:217 [ 6] Cui C J, Peng Q .Study on hydrogen permeation process in tit ani￾um and Ti alloys.Rare Met Mater E ng, 2003, 32( 12) :1011 ( 崔昌军, 彭乔.钛及钛合金的氢渗过程研究.稀有金属材料 与工程, 2003, 32( 12) :1011) [ 7] Huang G, Cao X H, Long X G, et al.Physi cal and chemical prop￾erties of tit anium-hydrogen system .Mater Rev, 2006, 20 ( 10) : 128 ( 黄刚, 曹小华, 龙兴贵, 等.钛-氢体系的物理化学性质.材料 导报, 2006, 20( 10) :128) [ 8] Huang P Y .Powder Meta llurgy Principle .Beijing:Metallurgical Industry Press, 2004:133 ( 黄培云.粉末冶金原理.北京:冶金工业出版社, 2004:133) [ 9] Shi L.Thermodynam ics of Metals and Alloy .Beijing :China Machine Press, 1992:164 ( 石霖.合金热力学.北京:机械工业出版社, 1992:164) [ 10] Wan J P, Peng S M, Hao W L, et al.Investigation on absorption of hydrogen by titanium-vanadium alloy .J Nucl Radiochem , 2004, 26( 3) :141 ( 万竟平, 彭述明, 郝万立, 等.Ti-V 合金吸氢性能研究.核 化学与放射化学, 2004, 26( 3) :141) [ 11] Vasut F, Bidica N, S tefanescu, et al.Study about sorption in sponge and pow der tit anium of hydrogen isot opes obtained from a cryogenic distillation process.Renewable Energy , 2008, 33( 2 ) : 216 [ 12] Cao X M, Zhao Y Q, Xi Z P, et al.Application of thermohy￾drogen treatment for casting tit anium alloys.Foundry , 2005, 54 ( 5) :391 ( 曹兴民, 赵永庆, 奚正平.热氢处理在铸造钛合金中的应用. 铸造, 2005, 54( 5) :391) [ 13] Wang T T, Wang S M, Huang Z, et al.Hydrogen storage prop￾erties of catalyzed sodium alanates.Chin J Non f errous Met , 2006, 16( 8) :1429 ( 王同涛, 王树茂, 黄卓, 等.钛催化氢化铝钠的贮氢性能.中 国有色金属学报, 2006, 16( 8) :1429) [ 14] Zheng X P,Ao H, Li P, et al.Research trend in electrochemical properties of rare-earth-based hydrogen storage alloys.Or d￾nance Mater Sci E ng, 2006, 26( 5) :76 ( 郑雪萍, 敖晖, 李平,等.稀土系储氢合金电化学性能的研究 现状.兵器材料科学与工程, 2006, 26( 5) :76) · 462 · 北 京 科 技 大 学 学 报 第 31 卷