近α型Ti600合金吸氫熱力學(xué)的研究

(西華大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，四川 成都 610039)

·先進(jìn)材料及能源·

近α型Ti600合金吸氫熱力學(xué)的研究

王小麗, 廖慧敏

(西華大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，四川 成都 610039)

根據(jù)鈦合金吸氫的熱力學(xué)性質(zhì)，通過(guò)管式氫處理爐，在不同的溫度條件下利用連續(xù)多步吸氫法進(jìn)行Ti600合金的吸氫熱力學(xué)試驗(yàn)，建立不同溫度條件下的PCT熱力學(xué)曲線。研究結(jié)果表明：Ti600合金吸氫的平衡氫壓隨氫含量和溫度的增加而增加，在較低溫度下，PCT曲線存在一個(gè)很短的平臺(tái)；當(dāng)吸入Ti600合金中的氫超過(guò)其溶解度時(shí)，生成氫化物相，氫在氫化物相中的溶解度與其平衡氫壓滿足Sieverts’定律；根據(jù)Van’t Hoff定律，近α型的Ti600合金中αH→氫化物相變的焓變和熵變分別為-55.99 kJ/mol和-131.585 J/(K·mol)。

近α型高溫Ti600合金；熱力學(xué)；溶解焓；氫化反應(yīng)

Ti600合金為近α型高溫鈦合金[1-2]，在使用溫度高于600 ℃的條件下，具有優(yōu)異的高溫性能、抗蠕變性能和抗疲勞裂紋擴(kuò)展性能等，滿足航空、航天發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)材料的要求；然而，高溫Ti600合金與其他高溫鈦合金一樣，由于高溫變形抗力大，其熱加工性能較差，限制其應(yīng)用。近年來(lái)，研究者們發(fā)現(xiàn)熱氫處理技術(shù)可改善Ti600合金的熱加工性。

鈦及鈦合金與氫具有很高的親和力，氫在鈦合金中具有很高的遷移能力和擴(kuò)散能力。近年來(lái)，利用氫在鈦合金中的可逆性，研究者們把氫作為一種臨時(shí)合金元素來(lái)改善鈦合金的加工性能、高溫性能、超塑性能等[3-11]。在一定的溫度范圍內(nèi)，合金化氫可以增加α、α+β和金屬間化合物合金的韌性，降低其流變應(yīng)力，允許在較低的溫度下進(jìn)行大的變形。……