D0I:10.13374/1.issm100103.2008.08.008 第30卷第8期 北京科技大学学报 Vol.30 No.8 2008年8月 Journal of University of Science and Technology Beijing Aug.2008 置氢Ti6AI一4V合金组织与室温变形行为的相关性 李晓华)孙中刚)侯红亮)王耀奇)李志强) 1)北京航空制造工程研究所，北京1000242)大连理工大学材料科学与工程学院，大连116023 摘要应用压缩实验研究置氢Ti6A一4V合金的室温力学行为，采用OM,SEM分析了氢对钛合金组织的影响和断口形 貌特征，探讨了置氢钛合金组织和室温变形行为之间的相关性·结果表明：氢的固溶强化作用使置氢Ti6A一V合金硬化效 应增加，但适量的氢可以显著降低其压缩屈服强度和弹性模量，且断裂时发生的变形量增加，此时合金组织为α十阝的双态组 织，当合金中产生粗大的B晶粒时，断裂时发生的变形量显著降低：氢的加入促进了合金中斜方马氏体a”"的生成：置氢Ti61 一V合金的室温压缩断口为延性沿晶断裂或脆性沿晶断裂和解理型穿晶断裂两种断裂方式的混合断口· 关键词钛合金：置氢：显微组织；室温变形 分类号TG146.2+3 Correlation between microstructure and room temperature deformation behavior of the hydrogenated Ti-6Al-4V alloy LI Xiaohua,SUN Zhonggang,HOU Hongliang,WANG Yaoqi,LI Zhiqiang) 1)Beijing Aeronautical Manufacturing Technology Research Institute,Beijing 100024.China 2)School of Materials Science and Engineering.Dalian University of Technology.Dalian 116023.China ABSTRACT The room temperature behavior of the hydrogenated Ti-6Al-4V alloy was investigated by compression test.The influ- ences of hydrogen on the microstructure and the morphology of fracture were analyzed.The correlation between microstructure and room-temperature plasticity of the hydrogenated Ti-6Al-4V alloy was explored.The results show that the hardening effect of the hy- drogenated Ti-6Al-4V alloy is enhanced due to the solution strengt hening function of hydrogen.but the addition of appropriate hydro- gen to the Ti-6Al-4V alloy can dramatically decrease the yield strength and elastic modulus and can increase the compression ratio of the alloy with the binary microstructure.The compression ratio will fall largely when there are coarse B grains in the alloy. Moreover,the addition of hydrogen can promote the generation of orthorhombic martensite a.The fracture of the hydrogenated Ti- 6Al-4V alloy generally displays as compounded one of ductile or brittle intercrystalline fracture and transcrystalline fracture. KEY WORDS titanium alloy:hydrogenation:microstructure:room-temperature deformation 近年来，通过钛合金的置氢加工技术（亦称氢处 BT16合金大直径螺栓生产由热镦改为冷镦，现有 理技术)以达到改性和改善工艺性能的研究在国内 的冷镦设备在钛合金未加氢处理时仅能稳定地生产 外受到广泛的重视2].俄罗斯学者Tsiolkovky首 M6和M8的螺栓，大直径螺栓必须在800~850℃ 次在淬火后的BT15和BT303型钛合金中观察到低 热镦成形，加氢处理后可以稳定地冷镦生产M8至 温氢增塑现象，原始试样初始裂纹出现前的镦粗极 M16的螺栓，生产率可以提高10~12倍[3].国内关 限变形约为60%，当试样中氢的质量分数达到 于置氢钛合金室温塑性行为的研究尚属空白，本文 0.1%时，镦粗压扁至锋利边缘的薄饼，在其侧面未 拟通过室温压缩实验研究置氢Ti6AI一4V合金组 出现任何裂纹，也没有发现明显的屈服点降低；不仅 织和室温变形行为之间的相关性，对于深入研究置 如此，俄罗斯学者在淬火后α十B钛合金中也观察 氢钛合金室温塑性改性机理、推进其应用研究有重 到低温增塑现象，根据低温增塑效应，俄罗斯已将 要的学术价值 收稿日期：2007-06-12修回日期：2008-02-19 作者简介：李晓华(1978-)，女，硕士研究生；侯红亮(1963一)，男，博士，研究员，Emil:hou hl@yahoo-com-en置氢 Ti－6Al－4V 合金组织与室温变形行为的相关性 李晓华1） 孙中刚2） 侯红亮1） 王耀奇1） 李志强1） 1） 北京航空制造工程研究所‚北京 100024 2） 大连理工大学材料科学与工程学院‚大连116023 摘 要 应用压缩实验研究置氢 Ti－6Al－4V 合金的室温力学行为‚采用 OM、SEM 分析了氢对钛合金组织的影响和断口形 貌特征‚探讨了置氢钛合金组织和室温变形行为之间的相关性．结果表明：氢的固溶强化作用使置氢 Ti－6Al－4V 合金硬化效 应增加‚但适量的氢可以显著降低其压缩屈服强度和弹性模量‚且断裂时发生的变形量增加‚此时合金组织为 α＋β的双态组 织‚当合金中产生粗大的 β晶粒时‚断裂时发生的变形量显著降低；氢的加入促进了合金中斜方马氏体 α″的生成；置氢 Ti－6Al －4V 合金的室温压缩断口为延性沿晶断裂或脆性沿晶断裂和解理型穿晶断裂两种断裂方式的混合断口． 关键词 钛合金；置氢；显微组织；室温变形 分类号 TG146∙2＋3 Correlation between microstructure and room-temperature deformation behavior of the hydrogenated T-i6A-l4V alloy LI Xiaohua 1）‚SUN Zhonggang 2）‚HOU Hongliang 1）‚W A NG Y aoqi 1）‚LI Zhiqiang 1） 1） Beijing Aeronautical Manufacturing Technology Research Institute‚Beijing100024‚China 2） School of Materials Science and Engineering‚Dalian University of Technology‚Dalian116023‚China ABSTRACT T he room temperature behavior of the hydrogenated T-i6A-l4V alloy was investigated by compression test．T he influ￾ences of hydrogen on the microstructure and the morphology of fracture were analyzed．T he correlation between microstructure and room-temperature plasticity of the hydrogenated T-i6A-l4V alloy was explored．T he results show that the hardening effect of the hy￾drogenated T-i6A-l4V alloy is enhanced due to the solution strengthening function of hydrogen‚but the addition of appropriate hydro￾gen to the T-i6A-l4V alloy can dramatically decrease the yield strength and elastic modulus and can increase the compression ratio of the alloy with the α＋βbinary microstructure．T he compression ratio will fall largely when there are coarse βgrains in the alloy． Moreover‚the addition of hydrogen can promote the generation of orthorhombic martensite α″．T he fracture of the hydrogenated T-i 6A-l4V alloy generally displays as compounded one of ductile or brittle intercrystalline fracture and transcrystalline fracture． KEY WORDS titanium alloy；hydrogenation；microstructure；room-temperature deformation 收稿日期：2007-06-12 修回日期：2008-02-19 作者简介：李晓华（1978－）‚女‚硕士研究生；侯红亮（1963－）‚男‚博士‚研究员‚E-mail：hou-hl＠yahoo．com．cn 近年来‚通过钛合金的置氢加工技术（亦称氢处 理技术）以达到改性和改善工艺性能的研究在国内 外受到广泛的重视［1－2］．俄罗斯学者 Tsiolkovky 首 次在淬火后的 BT15和 BT30β型钛合金中观察到低 温氢增塑现象‚原始试样初始裂纹出现前的镦粗极 限变形约为 60％‚当试样中氢的质量分数达到 0∙1％时‚镦粗压扁至锋利边缘的薄饼‚在其侧面未 出现任何裂纹‚也没有发现明显的屈服点降低；不仅 如此‚俄罗斯学者在淬火后 α＋β钛合金中也观察 到低温增塑现象．根据低温增塑效应‚俄罗斯已将 BT16合金大直径螺栓生产由热镦改为冷镦‚现有 的冷镦设备在钛合金未加氢处理时仅能稳定地生产 M6和 M8的螺栓‚大直径螺栓必须在800～850℃ 热镦成形‚加氢处理后可以稳定地冷镦生产 M8至 M16的螺栓‚生产率可以提高10～12倍［3］．国内关 于置氢钛合金室温塑性行为的研究尚属空白‚本文 拟通过室温压缩实验研究置氢 Ti－6Al－4V 合金组 织和室温变形行为之间的相关性‚对于深入研究置 氢钛合金室温塑性改性机理、推进其应用研究有重 要的学术价值． 第30卷 第8期 2008年 8月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．30No．8 Aug．2008 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2008．08．008