D0I:10.13374/i.issnl001t03.2008.11.00B 第30卷第11期 北京科技大学学报 Vol.30 No.11 2008年11月 Journal of University of Science and Technology Beijing Nov.2008 置氢Ti6AI一4V合金组织演变与超塑性能 侯红亮)黄重国)王耀奇) 1)北京航空制造工程研究所，北京1000242)北京科技大学土木与环境工程学院，北京100083 摘要应用高温拉伸实验研究了氢对Ti6A一V合金超塑变形行为的影响，借助于OM,SEM,TEM和XRD等分析手段， 分析了氢对钛合金组织演变的影响·结果表明：氢可促进合金中B相数量的增加，氢质量分数达到0.2%时合金出现马氏体组 织，并随着氢含量的增加而逐渐粗化：适量的氢可以改善钛合金超塑变形行为，如降低流动应力和超塑变形温度、提高应变速 率敏感指数m值：Ti6A一4V合金加入质量分数0.1%的氢，其峰值流动应力降低53%，变形温度降低约60℃，且由于氢的 加入，使得超塑变形后的位错密度减少，说明氢促进了位错的运动， 关键词钛合金：置氢：超塑性：组织演变 分类号TG146.2 Microstructure evolution and superplasticity of hydrogenated Ti-6Al-4V titanium alloy HOU Hongliang,HUA NG Zhongguo),WANG Yaogi) 1)Beijing Aeronautical Manufacturing Technology Research Institute.Beijing 100024.China 2)School of Civil and Environmental Engineering.University of Science and Technology Beijing Beijing 100083.China ABSTRACT High temperature tensile experiments were carried out to investigate the effect of hydrogen on the superplastic deforma- tion behavior of Ti-6Al-4V titanium alloy.The influence of hydrogen on the microstructure evolution of the alloy was analyzed by OM.SEM,TEM.and XRD.The results show that the amount of phase in the hydrogenated alloy increases with increasing hydro- gen content,and martensite begins to form while the mass content of hydrogen reaches to 0.2%and becomes coarser with the in- crease in hydrogen content.A reasonable hydrogen content can improve the superplastic behavior such as increasing the m value and lowering the flow stress and temperature.The addition of 0.1%hydrogen in Ti-6Al-4V alloy can result in a decrease in peak flow stress of 53%and a decrease in deformation temperature of 60C.Due to addition of hydrogen the dislocation density of the hydro- genated alloy after deformation is lower than that of the unhydrogenated alloy. KEY WORDS titanium alloys:hydrogenation:superplasticity:microstructure evolution 氢作为一种B稳定元素可以降低α十B/B转变 没有结合变形过程中的组织演变更深层次地分析氢 温度，提高阝相数量，过量的氢可以导致钛合金服 对超塑性的影响本质-10].本文通过高温拉伸实 役过程发生氢脆，但可以利用氢在钛合金中可逆合 验，应用OM、SEM、TEM和XRD等分析手段，从钛 金化作用，改善钛合金的加工性能，如细化粗大的铸 合金组织演变的角度分析了氢对超塑性的影响 造组织、改善合金的热变形和切削加工性能，然后利 规律 用真空退火去除钛合金中残余氢以达到安全水 平]，国内关于氢对钛合金的加工改性作用的研 1实验方法 究刚刚起步，氢对钛合金超塑性的影响已有初步的 实验材料为1.5mm厚Ti6Al一4V合金板材， 探讨，主要体现在氢对超塑性能的影响规律方面，但 经线切割加工成标距为10mm的高温拉伸试样，表 收稿日期：2007-11-13修回日期：2008-03-12 作者简介：侯红亮(1963一)，男，研究员，博士，Ema:hou-hl@163.com置氢 Ti－6Al－4V 合金组织演变与超塑性能 侯红亮1） 黄重国2） 王耀奇1） 1） 北京航空制造工程研究所‚北京100024 2） 北京科技大学土木与环境工程学院‚北京100083 摘 要 应用高温拉伸实验研究了氢对 Ti－6Al－4V 合金超塑变形行为的影响‚借助于 OM、SEM、T EM 和 XRD 等分析手段‚ 分析了氢对钛合金组织演变的影响．结果表明：氢可促进合金中β相数量的增加‚氢质量分数达到0∙2％时合金出现马氏体组 织‚并随着氢含量的增加而逐渐粗化；适量的氢可以改善钛合金超塑变形行为‚如降低流动应力和超塑变形温度、提高应变速 率敏感指数 m 值；Ti－6Al－4V 合金加入质量分数0∙1％的氢‚其峰值流动应力降低53％‚变形温度降低约60℃‚且由于氢的 加入‚使得超塑变形后的位错密度减少‚说明氢促进了位错的运动． 关键词 钛合金；置氢；超塑性；组织演变 分类号 TG146∙2 Microstructure evolution and superplasticity of hydrogenated T-i6A-l4V titanium alloy HOU Hongliang 1）‚HUA NG Zhongguo 2）‚W A NG Y aoqi 1） 1） Beijing Aeronautical Manufacturing Technology Research Institute‚Beijing100024‚China 2） School of Civil and Environmental Engineering‚University of Science and Technology Beijing‚Beijing100083‚China ABSTRACT High temperature tensile experiments were carried out to investigate the effect of hydrogen on the superplastic deforma￾tion behavior of T-i6A-l4V titanium alloy．T he influence of hydrogen on the microstructure evolution of the alloy was analyzed by OM‚SEM‚T EM‚and XRD．T he results show that the amount ofβphase in the hydrogenated alloy increases with increasing hydro￾gen content‚and martensite begins to form while the mass content of hydrogen reaches to 0∙2％ and becomes coarser with the in￾crease in hydrogen content．A reasonable hydrogen content can improve the superplastic behavior such as increasing the m value and lowering the flow stress and temperature．T he addition of 0∙1％ hydrogen in T-i6A-l4V alloy can result in a decrease in peak flow stress of 53％ and a decrease in deformation temperature of 60℃．Due to addition of hydrogen the dislocation density of the hydro￾genated alloy after deformation is lower than that of the unhydrogenated alloy． KEY WORDS titanium alloys；hydrogenation；superplasticity；microstructure evolution 收稿日期：2007-11-13 修回日期：2008-03-12 作者简介：侯红亮（1963－）‚男‚研究员‚博士‚E-mail：hou－hl＠163．com 氢作为一种β稳定元素可以降低α＋β／β转变 温度‚提高β相数量．过量的氢可以导致钛合金服 役过程发生氢脆‚但可以利用氢在钛合金中可逆合 金化作用‚改善钛合金的加工性能‚如细化粗大的铸 造组织、改善合金的热变形和切削加工性能‚然后利 用真空退火去除钛合金中残余氢以达到安全水 平［1－6］．国内关于氢对钛合金的加工改性作用的研 究刚刚起步‚氢对钛合金超塑性的影响已有初步的 探讨‚主要体现在氢对超塑性能的影响规律方面‚但 没有结合变形过程中的组织演变更深层次地分析氢 对超塑性的影响本质［7－10］．本文通过高温拉伸实 验‚应用 OM、SEM、TEM 和 XRD 等分析手段‚从钛 合金组织演变的角度分析了氢对超塑性的影响 规律． 1 实验方法 实验材料为1∙5mm 厚 Ti－6Al－4V 合金板材‚ 经线切割加工成标距为10mm 的高温拉伸试样‚表 第30卷 第11期 2008年 11月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．30No．11 Nov．2008 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2008．11．003