氢对钛合金相结构的影响

氢的原子尺寸极小，在钛合金中以间隙固溶体的形式存在，溶解度高。氢在α-Ti中的溶解度远高于α-Ti(前者是后者的200多倍)，氢在α-Ti中的溶解度，随着温度的降低，C的溶解度急剧下降。研究钛合金与氢的相图是氢注入工艺基础。这是研究氢化钛合金热加工过程的理论基础。因此，对钛合金的产氢阶段进行了研究组织变革至关重要。

图1是Ti-V-H系统的相图[6]。在Ti中加入V可以稳定β相，大大降低α/β。改变温度，扩大(α+β)两相区的范围。氢的加入导致各种相的形成，这降低了α/β相变温度促进马氏体的形成。根据钛铝氢系统的相图，随着氢的加入，α/β相变温度降低。在此基础上''α α →转型更加有序。室温低级氢原子在α相中的溶解度很小但随着合金中氢含量的进一步增加，在200℃时较低的α相可以转变为δ氢化物以溶解更多的氢，当温度高于200℃时，α相可以转变它是一个β相过程，在这两相区(α+δ)和(α+β)之间有一个小的三相区(α+δ+β)。

图2显示了Ti-6Al-4V-H系统的相图:该合金是最常用的典型(α+β)双相钛合金，首次研究了该体系的相图。如图2a)所示，从图中可以看出，由于氢气含有α/β转变温度随着氢含量的增加而降低，氢含量降低约150℃至约10wt。%，而当当氢供应量增加时，相变温度基本不变。当氢含量值超过18wt %时。%，得到β→ α+δ。发生共析转变。此外，Qazi等人[10]也进行了这种相图研究，如图2b)所示从图中可以看出，氢的加入使相变温度降低了约200℃(约15wt。氢气的百分比)。但与Kerr明显不同的是，Qazi发现在对应的共析转变温度以上有一个相。区域(β+δ)。

氢对钛合金力学性能的影响

随着热氢技术的提出，国内外许多学者做了大量的工作来改善含氢钛合金的力学性能研究。特别是晶粒细化的研究，以提高塑性、强度、冲击韧性等力学性能。首先提出了HVC(Hydrovac)热氢处理工艺，改善了TC4钛合金的显微组织。发现钛合金的抗拉强度比充氢前有所降低。和延展性都得到了很大的提高，如图3所示，并且存在一个最佳的脱氢温度来制造钛合金综合性能最好。

详细研究了氢对TC4合金高温塑性的影响，如图4所示。从图中可以看出，可以清楚地看到，在不同的变形温度下，含氢的TC4合金的流变应力低于不含氢的TC4合金，在不同温度下，随着氢含量的增加，流变应力有一个最小值。

氢对钛合金扩散加工性能的影响

结果表明，钛合金氢化固结可降低固结温度、压力和固结时间，同时从而可以降低所得合金的孔隙率。结果表明，氢注入钛合金的扩散连接温度。温度、压力和时间明显降低。在氢化固结过程中，发现TC4的孔隙率较大减少。

目前，改善钛合金扩散加工性能的机理还处于探讨和研究阶段，还没有一个明确的理论。大多数学者认为，氢的加入改善了钛合金的热塑性，进而增强了变形，从而增加了扩散连接的接触面积增加；氢的扩散提高了表面活性，降低了扩散活化能和空位能形成，增强元素的互扩散和自扩散，进而提高接头性能。