张高伟等：高温注氢对钒合金微观结构的影响 ·387· 种合金的基体中均出现大量相互平行和垂直的针状析 数量很少，例如在V-4T合金中，如图2所示.析出相 出相，如图1(b)和(c)所示，但V4C4Ti合金中析出 的存在会对位错产生明显的钉扎作用，因此即使V一 相尺寸较V4T合金要明显更小一些.很多析出相的 4Ti和V4C4Ti合金经过退火处理，基体中仍然有 附近存在着高密度的位错，而有些析出相附近的位错 大量的位错存在 250nm 250nm 图2V4T合金经退火处理后不同区域的位错分布 Fig.2 Dislocation distribution in different zones in V-4Ti alloy V4T合金透射样品在某一区域倾转不同角度 析出相的化学成分、数量和形态不尽相同，可能与原材 后，该处析出相的形貌和取向特点基本没有变化，如图 料的成分、制备工艺以及热处理方法等因素有 3所示，可以确定此析出相为针状结构，文献21]表明 关5).析出相会降低合金中杂质原子，但过大的尺 该析出相沿100》方向生长.Nita等四在V-4Cr-3T 寸会对材料的性能产生不利影响圆，比如使材料的韧 和V-4C-1Ti也发现相似的析出相，不过析出相是在 脆转变温度升高，塑性和韧性降低等 中子辐照实验之后形成的.图4能谱分析结果表明， 2.2注氢后 针状析出相（位置B)中T的含量远远高于基体（位置 为研究在高温条件下氢离子辐照对钒合金微观结 A)中T的含量，V的含量较基体有所降低，另外还发 构的影响，将合金的透射电镜样品加热到500℃并进 现一定量的N、0元素及少量的C元素存在.很多研 行注氢实验，其注入剂量为1.6×10”·cm2.由SRM 究2都有类似的发现，并将这种富钛、含有一定量 程序可以模拟得到在实验条件下将氢注入纯钒后氢离 碳、氮、氧等杂质元素的析出相称为Ti-CNO相，这类 子的深度分布规律.由SRM程序可以模拟得到在实 a (b) (e 625nm 625nm 625m 图3V4Ti合金同一位置倾转不同角度后的透射电镜形貌.(a)7.2°：(b)17.6:()29.3 Fig.3 TEM bright field images of V-4Ti alloy in different angles in one place:(a)7.2:(b)17.6;(c)29.3张高伟等: 高温注氢对钒合金微观结构的影响 种合金的基体中均出现大量相互平行和垂直的针状析 出相，如图 1( b) 和( c) 所示，但 V--4Cr--4Ti合金中析出 相尺寸较 V--4Ti合金要明显更小一些． 很多析出相的 附近存在着高密度的位错，而有些析出相附近的位错 数量很少，例如在 V--4Ti 合金中，如图 2 所示． 析出相 的存在会对位错产生明显的钉扎作用，因此即使 V-- 4Ti 和 V--4Cr--4Ti 合金经过退火处理，基体中仍然有 大量的位错存在． 图 2 V--4Ti 合金经退火处理后不同区域的位错分布 Fig． 2 Dislocation distribution in different zones in V--4Ti alloy 图 3 V--4Ti 合金同一位置倾转不同角度后的透射电镜形貌 . ( a) 7. 2°; ( b) 17. 6°; ( c) 29. 3° Fig． 3 TEM bright field images of V--4Ti alloy in different angles in one place: ( a) 7. 2°; ( b) 17. 6°; ( c) 29. 3° V--4Ti 合金透射样品在某一区域倾转不同角度 后，该处析出相的形貌和取向特点基本没有变化，如图 3 所示，可以确定此析出相为针状结构，文献［21］表明 该析出相沿〈100〉方向生长． Nita 等［22］在 V--4Cr--3Ti 和 V--4Cr--1Ti 也发现相似的析出相，不过析出相是在 中子辐照实验之后形成的． 图 4 能谱分析结果表明， 针状析出相( 位置 B) 中 Ti 的含量远远高于基体( 位置 A) 中 Ti 的含量，V 的含量较基体有所降低，另外还发 现一定量的 N、O 元素及少量的 C 元素存在． 很多研 究［22 --27］都有类似的发现，并将这种富钛、含有一定量 碳、氮、氧等杂质元素的析出相称为 Ti--CNO 相，这类 析出相的化学成分、数量和形态不尽相同，可能与原材 料的 成 分、制备工艺以及热处理方法等因 素 有 关［25--27］． 析出相会降低合金中杂质原子，但过大的尺 寸会对材料的性能产生不利影响［28］，比如使材料的韧 脆转变温度升高，塑性和韧性降低等． 2. 2 注氢后 为研究在高温条件下氢离子辐照对钒合金微观结 构的影响，将合金的透射电镜样品加热到 500 ℃ 并进 行注氢实验，其注入剂量为 1. 6 × 1017 ·cm － 2 ． 由 SＲIM 程序可以模拟得到在实验条件下将氢注入纯钒后氢离 子的深度分布规律． 由 SＲIM 程序可以模拟得到在实 ·387·