研究背景(适用零件 加工性能)

研究现状

主要设备

热氢处理（ThermoHydrogen Treatment)是一种先进的热处理手段，使用置氢除氢的方法来代替传统的升温降温热处理。热氢处理较好的解决了传统热处理不适用于钛合金的难题，有优异的组织细化效果，是一种非常有前途的热处理手段。

研究背景

面对钛合金的一系列复杂加工及热处理难题而提出。

适用零件

大型复杂薄壁钛合金精铸件，具有结构减重、加工和安装成本低以及尺寸精度高等优点在航空领域中有越来越多的应用：1999年，发动机后安装框架钛合金精铸件成功用于波音777客机，这是首次在民机上获得成功应用，由于客机对安全可靠性更高的要求，故这一开端具有重要意义；C17运输机上所采用的钛合金铸件，由一个整体结构精铸件取代了原22个加工件，减轻结构重量、提高尺寸精度，大大节省了成本；最先进的F/A-22战斗机全机共用54个钛合金精铸件，占飞机总结构重量的7.1%。我国即将发展的高推比发动机和高超速飞行器，对大型复杂薄壁钛合金精铸件提出了更迫切的需求，而钛合金大型整体复杂构件精铸技术的突飞猛进为扩大钛在航空领域中的应用开辟了道路。

加工性能

钛合金熔点高，熔融态下与模壳反应剧烈，浇注过程中极易产生缩松、缩孔和浇不足等铸造缺陷。针对钛合金熔模铸造的特点，我们采用计算机模拟优化工艺配合工艺试验以及热等静压技术，已经可以获得充型完整，无明显缩松、缩孔缺陷的钛合金精铸件。但铸件原始晶粒及晶内组织粗大且不同壁厚处差异明显导致铸件整体力学性能较差不同壁厚处力学性能不均，成为我们下一步将要解决的问题。而对于复杂薄壁钛合金精铸件，不能通过变形来细化组织，但传统的热处理技术不能有效细化组织还可能导致beta晶粒异常长大等一系列问题。以氢作为临时合金化元素的钛合金热氢处理技术，利用氢对beta相得稳定作用以及氢致相变，能将粗大的魏氏组织转变成极细小的等轴组织，原始beta晶粒碎化、晶界alpha相消失，从而提高合金拉伸强度和疲劳强度。

研究现状

热氢处理细化组织机制：通常认为，alpha+beta钛合金热氢处理后的组织细化是由相变引起的，主要依赖于含H的beta相的分解，可以分为两类：一、直接利用共析分解反应βH → α+δ（氢化物）细化组织；二、氢是beta相稳定元素降低合金的beta转变温度，置氢合金经固溶淬火后可以获得αˊ马氏体，α〞马氏体甚至介稳beta相等介稳相，通过介稳相的等温分解细化组织。另外，合金置氢后产生的各种缺陷对组织细化也会起到一定作用，这是由于各种缺陷促使合金在真空除氢时发生再结晶（例如氢化物析出产生的畸变能）。置氢后由于氢化物对位错的顶扎作用，限制了随后热处理过程中再结晶的发生；而在真空除氢过程中，随着氢化物的分解，再结晶过程逐渐发生，组织等轴化。

主要设备

制氢设备为电阻加热炉，除氢设备为真空退火炉。