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