熱氫處理

熱氫處理（ThermoHydrogen Treatment)是一種先進的熱處理手段，使用置氫除氫的方法來代替傳統的升溫降溫熱處理。熱氫處理較好的解決了傳統熱處理不適用於鈦合金的難題，有優異的組織細化效果，是一種非常有前途的熱處理手段。

研究背景

面對鈦合金的一系列複雜加工及熱處理難題而提出。

適用零件

大型複雜薄壁鈦合金精鑄件，具有結構減重、加工和安裝成本低以及尺寸精度高等優點在航空領域中有越來越多的套用：1999年，發動機後安裝框架鈦合金精鑄件成功用於波音777客機，這是首次在民機上獲得成功套用，由於客機對安全可靠性更高的要求，故這一開端具有重要意義；C17運輸機上所採用的鈦合金鑄件，由一個整體結構精鑄件取代了原22個加工件，減輕結構重量、提高尺寸精度，大大節省了成本；最先進的F/A-22戰鬥機全機共用54個鈦合金精鑄件，占飛機總結構重量的7.1%。我國即將發展的高推比發動機和高超速飛行器，對大型複雜薄壁鈦合金精鑄件提出了更迫切的需求，而鈦合金大型整體複雜構件精鑄技術的突飛猛進為擴大鈦在航空領域中的套用開闢了道路。

加工性能

鈦合金熔點高，熔融態下與模殼反應劇烈，澆注過程中極易產生縮松、縮孔和澆不足等鑄造缺陷。針對鈦合金熔模鑄造的特點，我們採用計算機模擬最佳化工藝配合工藝試驗以及熱等靜壓技術，已經可以獲得充型完整，無明顯縮松、縮孔缺陷的鈦合金精鑄件。但鑄件原始晶粒及晶內組織粗大且不同壁厚處差異明顯導致鑄件整體力學性能較差不同壁厚處力學性能不均，成為我們下一步將要解決的問題。而對於複雜薄壁鈦合金精鑄件，不能通過變形來細化組織，但傳統的熱處理技術不能有效細化組織還可能導致beta晶粒異常長大等一系列問題。以氫作為臨時合金化元素的鈦合金熱氫處理技術，利用氫對beta相得穩定作用以及氫致相變，能將粗大的魏氏組織轉變成極細小的等軸組織，原始beta晶粒碎化、晶界alpha相消失，從而提高合金拉伸強度和疲勞強度。

研究現狀

熱氫處理細化組織機制：通常認為，alpha+beta鈦合金熱氫處理後的組織細化是由相變引起的，主要依賴於含H的beta相的分解，可以分為兩類：一、直接利用共析分解反應βH → α+δ（氫化物）細化組織；二、氫是beta相穩定元素降低合金的beta轉變溫度，置氫合金經固溶淬火後可以獲得αˊ馬氏體，α〞馬氏體甚至介穩beta相等介穩相，通過介穩相的等溫分解細化組織。另外，合金置氫後產生的各種缺陷對組織細化也會起到一定作用，這是由於各種缺陷促使合金在真空除氫時發生再結晶（例如氫化物析出產生的畸變能）。置氫後由於氫化物對位錯的頂扎作用，限制了隨後熱處理過程中再結晶的發生；而在真空除氫過程中，隨著氫化物的分解，再結晶過程逐漸發生，組織等軸化。

主要設備

制氫設備為電阻加熱爐，除氫設備為真空退火爐。