Ультрамелкозернистые титановые сплавы обладают рядом выдающихся преимуществ, в том числе повышенной прочностью при комнатной температуре и большим удлинением при высокотемпературном растяжении. Измельчение зерна обычно достигается за счет больших деформаций, таких как экструзия под равным углом, кручение под высоким давлением, многоосная ковка и сварка кумулятивными рулонами. Кроме того, для титановых сплавов можно использовать обработку водородом.
В 1970-х годах Московский институт авиационного производства исследовал влияние водорода на технологические свойства титановых сплавов, выдвинул концепцию «водородной пластификации», с водородом в качестве временного легирующего элемента, путем водородопроникновения, азеотропного разложения, вакуумного дегидрирования. и другие процессы, использование гидропластификации, фазового перехода водорода и обратимого легирования водородом в титановые сплавы для улучшения технологических свойств, улучшения микроструктуры материала и улучшения материала. Производительность обработки, уточнение микроструктуры материала.
Обработку водородом можно использовать для улучшения зерновой организации отливок и поковок из титановых сплавов и улучшения их механических свойств. В литературе сообщалось, что обработка водородом может улучшить микроструктуру сплава TiAl, в результате чего его прочность на сжатие и предел текучести значительно улучшаются. На практике водородную обработку часто можно комбинировать с последующей термообработкой и термической деформацией для достижения очень мелкого размера зерна. Было показано, что высокотемпературная крупномасштабная деформация наводороженных титановых сплавов может привести к образованию равноосных мелких кристаллов с размером зерен около 1 мкм или даже нанометровых размеров. Исследования сплава Ti-6.3Al-3.5Mo-1.7Zr (%, массовая доля) показали, что: обработка водородом при доле атомов водорода от 14% до 16%, деформация температура снижается до 550 градусов, а затем в результате процесса деформации и процесса разложения субстабильной фазы был получен окончательный размер зерна в виде нанозерен 40 нм. Сравнивая инженерные кривые растяжения сплавов Ti-6Al-4V с различными размерами зерен, можно видеть, что ультрамелкозернистый материал имеет высокий предел текучести и высокое относительное удлинение по сравнению с крупнозернистым или крупнозернистым материалом. общие мелкозернистые материалы.
Обработка, позволяющая титановым сплавам поглощать большое количество атомов водорода (протия) и последующая десорбция этих атомов водорода (протия) при высоких температурах в вакууме, известна как обработка протием. Для титановых сплавов типа + обработка протия состоит из следующих трех процессов: (1) абсорбция протия в атмосфере водорода; (2) мартенситное превращение и термическая обработка, в конечном итоге вызывающие диффузное осаждение гидридов; и (3) окончательная десорбционная обработка и перекристаллизация протия. Сообщалось, что обработка протием сплава Ti-6Al-4V, который поглощал 0,5% протия и десорбировался при 873 К, показала сверхтонкую изотропную кристаллическую организацию с большими угловыми границами зерен. и размеры зерен в диапазоне 300-500 нм. Показано, что метод обработки протием увеличивает содержание фазы в матрице. Испытания на растяжение показали увеличение предела текучести сплава при комнатной температуре, а максимальное удлинение сплава при 1123 К достигало 90{{20}}0%. Сообщалось также, что обработка протием листа Ti-6Al-4V с содержанием протия 0,5% с последующей закалкой при 1223 К, горячей прокаткой при 1023 К до уменьшения толщины на 80% и протием десорбция при 873 К успешно позволила получить гомогенную организацию с ультрамелкими изометрическими кристаллами с размером зерен от 0,3 до 0,5 мкм. Испытания показали, что механические свойства, такие как сверхпластическое удлинение сплава, значительно улучшаются при уменьшении размера зерна.
Хотя метод обработки водородом демонстрирует большой потенциал для рафинирования титановых сплавов, он является более дорогостоящим, чем другие традиционные методы, а для более крупных деталей этот метод также имеет проблемы, такие как неравномерное распределение водорода и высокие требования к оборудованию, которые необходимо дополнительно изучить и решено.
