。636 北京科技大学学报 第32卷 2.3氢分布规律研究 图5（马(2）中α相与B相界面变得模糊不清，这是 2.3.1光学金相分析 由于置氢过程中，当氢含量达到一定数值时，氢的加 不同保温时间下，T-6A上4V合金截面的微观 入降低了α相与B相的电位差，金相侵蚀过程中，α 组织如图5所示.结果显示：置氢保温15m后，中 相与阝相侵蚀程度相同所致山.随着保温时间的 心区域组织和原始母材接近，为片状α十B转，从中 增加，这种组织差异性逐渐降低，保温60m和 心到边缘组织变化显著，试样的边缘组织由白色α 120m垢，中心区域与边缘组织基本一致，说明氢 相与黑色3相构成，阝相比例明显增多：置氢保温 在试样中己经达到了均匀分布. 30m垢，中心区域与边缘的组织差异性依然存在. 20m (a)中心→边缘 (d中心边缘 图5不同保温时间截面微观组织.（号15mg(与30mg(960mg(4120mn Fg5 Cosssectionalm icrostnucturesat different hoHing tie 15m (b 30m (c 60min d 120mn 2.3.2二次离子质谱检测 时间小于60m时，试样处于非平衡区，氢在试样 不同保温时间下，T-6A上4V合金截面的氢离 中为非均匀分布，保温时间大于60m时，试样处 子强度分布如图6所示.研究表明，氢离子强度在 于平衡区，氢均匀分布在试样中.可见，试样中氢的 截面上的分布随保温时间呈现出明显的差异性.保 分布状态与炉内的氢压有关，实验过程中氢压一旦 温时间仁15m时，试样的中心区域离子强度明显 趋于稳定，进入平衡区，即可以认定氢在试样中的分 低于试样的边缘；保温时间仁30m时，试样中心 布是均匀的. 区域强度略低于试样边缘：保温时间上60m和 动力学研究显示，T6A上4V合金的置氢反应 仁120m时，氢离子强度在试样截面的分布基本 由氢在试样径向方向的二维扩散所控制，在置氢温 呈直线分布，说明氢已经均匀分布在试样中，与微观 度一定的条件下，浓度梯度是氢在试样中扩散的驱 组织的分析结果一致， 动力，氢压稳定以后，氢在试样内部的扩散行为停 微观组织观察与二次离子质谱检测表明，保温 止，间接表明试样内部己不存在浓度梯度.可见，氢北 京 科 技 大 学 学 报 第 32卷 2.3 氢分布规律研究 2.3.1 光学金相分析 不同保温时间下, Ti--6Al--4V合金截面的微观 组织如图 5所示 .结果显示:置氢保温 15 min后, 中 心区域组织和原始母材接近, 为片状 α+β转, 从中 心到边缘组织变化显著, 试样的边缘组织由白色 α 相与黑色 β 相构成, β 相比例明显增多;置氢保温 30 min后, 中心区域与边缘的组织差异性依然存在 . 图 5( a) ( 2)中 α相与 β 相界面变得模糊不清, 这是 由于置氢过程中, 当氢含量达到一定数值时, 氢的加 入降低了 α相与 β 相的电位差, 金相侵蚀过程中, α 相与 β 相侵蚀程度相同所致 [ 11] .随着保温时间的 增加, 这种组织差异性逐渐降低, 保温 60 min和 120 min后, 中心区域与边缘组织基本一致, 说明氢 在试样中已经达到了均匀分布. 图 5 不同保温时间截面微观组织.( a) 15min;( b) 30min;(c) 60min;(d) 120min Fig.5 Cross-sectionalmicrostructuresatdifferentholdingtime:( a) 15min;( b) 30min;( c) 60min;( d) 120min 2.3.2 二次离子质谱检测 不同保温时间下, Ti--6Al--4V合金截面的氢离 子强度分布如图 6所示.研究表明, 氢离子强度在 截面上的分布随保温时间呈现出明显的差异性.保 温时间 t=15 min时, 试样的中心区域离子强度明显 低于试样的边缘;保温时间 t=30 min时, 试样中心 区域强度略低于试样边缘 ;保温时间 t=60 min和 t=120 min时, 氢离子强度在试样截面的分布基本 呈直线分布, 说明氢已经均匀分布在试样中, 与微观 组织的分析结果一致 . 微观组织观察与二次离子质谱检测表明, 保温 时间小于 60 min时, 试样处于非平衡区, 氢在试样 中为非均匀分布, 保温时间大于 60 min时, 试样处 于平衡区, 氢均匀分布在试样中.可见, 试样中氢的 分布状态与炉内的氢压有关, 实验过程中氢压一旦 趋于稳定, 进入平衡区, 即可以认定氢在试样中的分 布是均匀的. 动力学研究显示, Ti--6Al--4V合金的置氢反应 由氢在试样径向方向的二维扩散所控制, 在置氢温 度一定的条件下, 浓度梯度是氢在试样中扩散的驱 动力, 氢压稳定以后, 氢在试样内部的扩散行为停 止, 间接表明试样内部已不存在浓度梯度.可见, 氢 · 636·