超微粒子チタン合金は、室温強度の向上や高温引張用途での優れた伸びなど、数多くの優れた利点をもたらします。 結晶粒の微細化は、通常、等角押出、高圧ねじり、多軸鍛造、累積コイル溶接などの大きな変形によって達成されます。 これに加えて、チタン合金には水素処理を使用できます。
1970年代、モスクワ航空機製造研究所は、チタン合金の加工特性に対する水素の影響を研究し、水素浸透、共沸分解、真空脱水素による一時的な合金元素として水素を使用する「水素可塑化」の概念を提唱しました。およびその他のプロセスでは、チタン合金における水素可塑化、水素相転移、および水素の可逆合金化を使用して、加工特性を改善し、材料の微細構造を改良し、材料を精製します。 加工性能、材料の微細構造を精製します。
水素処理を使用すると、チタン合金の鋳造品や鍛造品の粒子組織を微細化し、機械的特性を向上させることができます。 文献では、水素処理により TiAl 合金の微細構造が微細化され、圧縮強度と降伏強度が大幅に向上することが報告されています。 実際には、水素処理をその後の熱処理や熱変形と組み合わせて、非常に微細な粒子サイズを達成することがよくあります。 水素化チタン合金を高温で大規模に変形させると、粒径約 1 μm、さらにはナノメートルサイズの粒子を有する等軸微細結晶が形成される可能性があることが示されています。 Ti-6.3Al-3.5Mo-1.7Zr (%、質量分率) 合金の研究では、水素原子分率 14% ～ 16% での水素処理により、変形が生じることがわかりました。温度を550度まで下げ、変形プロセスと亜安定相の分解プロセスを経て、最終的な粒径40nmのナノグレインが得られました。 さまざまな粒径の Ti-6Al-4V 合金の応力-ひずみ曲線を比較すると、超微粒材料は粗粒または粗粒材料と比較して、高い降伏強度と高い伸びを示すことがわかります。一般的な細粒材料。
チタン合金に水素原子（プロチウム）を多量に吸蔵させ、真空中で高温で水素原子（プロチウム）を脱離させる処理をプロチウム処理といいます。 +型チタン合金の場合、プロチウム処理は以下の3つの工程からなります。(1)水素雰囲気中でのプロチウム吸収。 (2) マルテンサイト変態と熱処理により、最終的に拡散水素化物の析出が引き起こされます。 (3) 最終的なプロチウム脱着処理と再結晶化。 0.5% プロチウムを吸収し、873 K で脱離する Ti-6Al-4V 合金のプロチウム処理により、大きな角のある粒界を持つ超微細な等方性結晶組織が示されたことが報告されました。粒子サイズは 300-500 nm の範囲です。 プロチウム処理法により、マトリックス中の相の含有量が増加することが示された。 引張試験では、室温での合金の降伏強度の増加が示され、1123 K での合金の最大伸びは 90{{20}}0% に達しました。 また、プロチウム含有量が0.5%のTi-6Al-4Vシートをプロチウム処理し、その後1223Kで焼入れし、1023Kで熱間圧延して厚さを80%減少させ、プロチウム処理を行うことも報告されている。 873 K での脱離により、粒径が 0.3 ～ 0.5 μm の範囲の超微細な等軸結晶を含む均質な組織を生成することに成功しました。 試験の結果、合金の超塑性伸びなどの機械的特性が、結晶粒径の縮小に伴って大幅に向上することが示されました。
水素処理法はチタン合金の精製に大きな可能性を秘めていますが、従来の他の方法に比べてコストが高く、構造部品が大型化する場合には水素の分布が不均一で設備が高額になるなどの問題もあり、更なる検討と検討が必要です。解決しました。
