《表1 不同置氢钛合金高温变形行为》

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《置氢钛合金超塑成形/扩散连接技术研究进展》

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钛合金的室温塑性差、屈强比高、变形极限低、变形抗力大，加工后易产生各向异性及回弹问题，难以成形复杂形状的零件，超塑成形技术打破了钛合金的成形局限。目前钛合金实现超塑性的有效手段是通过细化等轴晶粒来获得组织超塑性。通过适当的置氢处理来改变钛合金的组织状态，α单相钛合金、α+β双相钛合金的超塑性能可以得到显著改善。由于Ti–6Al–4V是应用最为广泛、特征最为典型的钛合金，大量的钛合金氢致超塑性研究多围绕这一合金展开。Li等[13]对氢含量在0～0.5%范围内的Ti–6Al–4V合金进行了单向拉伸试验，在840℃、1×s–1条件下，与未置氢合金相比，氢含量0.1%的Ti–6Al–4V合金峰值应力降低53%；通过对变形后的微观组织进行观察发现位错密度随氢含量增加而降低，分析认为是氢促进位错运动，减少位错密度并使变形易于发生。韩坤等[14]的研究结果表明适量的氢可以降低Ti–6Al–4V合金的峰值应力和超塑性变形温度，与原始合金相比，氢含量为0.32%合金的峰值应力降低了55%，氢含量为0.11%合金的延伸率提高75%。Shan等[4]通过置氢钛合金的恒应变速率压缩试验系统研究了不同置氢量Ti–6Al–4V合金在不同温度下的变形行为，试验结果如图2[4]所示。结果表明，Ti–6Al–4V合金的高温稳态应力随氢含量的增加先减小后增大。通常，每一温度下最小流动应力出现在α+β/β转变点附近，同时该转变温度也随氢含量的增加而减小。除Ti–6Al–4V合金外，氢致增塑在诸多新开发的钛合金上得到体现，例如TC21[15–16]、Ti600[17–18]、Ti–55[19]及钛基复合材料（TiB+TiC）/Ti–6Al–4V[20]等，如表1所示。Li等[23]采用气胀试验验证了置氢对降低超塑成形温度的效果，Ti–55钛合金的置氢体积量达到0.3%，其超塑气胀成形温度降低约100℃，如图3所示。以上研究结果表明，热氢处理技术应用于常规钛合金是一种临时提高材料高温塑性的有效手段，利用其特性易于实现大变形和复杂构件的超塑成形。