Ultrafeinkörnige Titanlegierungen bieten eine Reihe herausragender Vorteile, darunter eine gewisse erhöhte Festigkeit bei Raumtemperatur und eine große Dehnung bei Hochtemperatur-Zuganwendungen. Die Kornverfeinerung wird normalerweise durch große Verformungen erreicht, wie z. B. Strangpressen mit gleichem Winkel, Hochdrucktorsion, mehrachsiges Schmieden und kumulatives Spulenschweißen. Darüber hinaus kann bei Titanlegierungen die Wasserstoffbehandlung eingesetzt werden.
In den 1970er Jahren untersuchte das Moskauer Institut für Flugzeugbau den Einfluss von Wasserstoff auf die Verarbeitungseigenschaften von Titanlegierungen und stellte das Konzept der „Wasserstoffplastifizierung“ mit Wasserstoff als temporärem Legierungselement durch Wasserstoffpenetration, azeotrope Zersetzung und Vakuumdehydrierung vor und andere Prozesse, die Verwendung von Hydroplastifizierung, Wasserstoffphasenübergang und reversibler Legierung von Wasserstoff in Titanlegierungen, um die Verarbeitungseigenschaften zu verbessern, die Materialmikrostruktur zu verfeinern und das Material zu verfeinern. Verarbeitungsleistung, Verfeinerung der Mikrostruktur des Materials.
Durch die Wasserstoffbehandlung kann die Kornorganisation von Guss- und Schmiedeteilen aus Titanlegierungen verfeinert und deren mechanische Eigenschaften verbessert werden. In der Literatur wurde berichtet, dass eine Wasserstoffbehandlung die Mikrostruktur einer TiAl-Legierung verfeinern kann, sodass ihre Druckfestigkeit und Streckgrenze deutlich verbessert wurden. In der Praxis kann die Wasserstoffbehandlung oft mit einer anschließenden Wärmebehandlung und Wärmeverformung kombiniert werden, um eine sehr feine Korngröße zu erreichen. Es hat sich gezeigt, dass eine großflächige Verformung hydrierter Titanlegierungen bei hoher Temperatur zur Bildung gleichachsiger feiner Kristalle mit Korngrößen von etwa 1 μm oder sogar nanometergroßen Körnern führen kann. Studien an Ti-6.3Al-3.5Mo-1.7Zr (%, Massenanteil)-Legierung zeigten, dass: Wasserstoffbehandlung im Wasserstoffatomanteil von 14 % bis 16 %, die Verformung Die Temperatur wird auf 550 Grad gesenkt, und dann wird durch den Verformungsprozess und den Zersetzungsprozess der substabilen Phase die endgültige Korngröße von 40-nm-Nanokörnern erhalten. Beim Vergleich der technischen Spannungs-Dehnungs-Kurven von Ti-6Al-4V-Legierungen mit unterschiedlichen Korngrößen ist ersichtlich, dass das ultrafeinkörnige Material im Vergleich zu grobkörnigen oder grobkörnigen Materialien eine hohe Streckgrenze und hohe Dehnung aufweist allgemeine feinkörnige Materialien.
Die Behandlung, bei der Titanlegierungen eine große Anzahl von Wasserstoffatomen (Protium) absorbieren und diese Wasserstoffatome (Protium) dann bei hohen Temperaturen im Vakuum desorbieren, wird als Protiumbehandlung bezeichnet. Bei Titanlegierungen vom Typ + besteht die Protiumbehandlung aus den folgenden drei Prozessen: (1) Protiumabsorption in einer Wasserstoffatmosphäre; (2) martensitische Umwandlung und thermische Verarbeitung, die letztendlich zu einer diffusen Hydridausfällung führen; und (3) abschließende Protium-Desorptionsbehandlung und Rekristallisation. Es wurde berichtet, dass die Protiumbehandlung der Ti-6Al-4V-Legierung, die 0,5 % Protium absorbierte und bei 873 K desorbierte, eine ultrafeine isotrope kristalline Organisation mit großen eckigen Korngrenzen zeigte und Korngrößen im Bereich von 300-500 nm. Es wurde gezeigt, dass die Protiumbehandlungsmethode den Phasengehalt in der Matrix erhöht. Zugversuche zeigten einen Anstieg der Streckgrenze der Legierung bei Raumtemperatur, während die maximale Dehnung der Legierung bei 1123 K 90{{20}}0 % erreichte. Es wurde auch berichtet, dass die Protiumbehandlung von Ti-6Al-4V-Blechen mit 0,5 % Protiumgehalt, gefolgt von Abschrecken bei 1223 K, Warmwalzen bei 1023 K bis zu einer Dickenreduzierung von 80 % und Protium erfolgt Die Desorption bei 873 K führte erfolgreich zu einer homogenen Organisation mit ultrafeinen isometrischen Kristallen mit Korngrößen im Bereich von 0,3 bis 0,5 μm. Tests zeigten, dass sich mechanische Eigenschaften wie die superplastische Dehnung der Legierung mit der Verringerung der Korngröße deutlich verbesserten.
Obwohl die Wasserstoffbehandlungsmethode ein großes Potenzial für die Veredelung von Titanlegierungen aufweist, ist sie teurer als andere herkömmliche Methoden, und bei größeren Strukturteilen weist die Methode auch Probleme wie eine ungleichmäßige Wasserstoffverteilung und hohe Anforderungen an die Ausrüstung auf, die weiter untersucht werden müssen gelöst.
