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本文研究了Ar+H2混合气氛下的TC4合金PAM过程的液态置氢方法及液态置氢后的TC4合金的凝固组织和力学性能。 确定氢在钛合金熔体中的溶解度以西华特定律为理论基础,双原子气体在熔体中的平衡溶解度与该气体的分压的平方根成正比,即[H]=C√PH2 exp(-E/2RT)。在此公式中,[H]为试样中的氢含量,PH2为氢气分压,R为气体常数,T为加热的温度,A为该公式的系数,E为液钛中的氢的溶解热。为了得到定量的氢含量的热力学关系式,必须对上式中的参数进行研究。论文试验设计确定熔体温度不变,则该式可简化为P为氢气[H]=A√PH2。只要确定了A,就可以得到本文条件下的氢含量定量关系。 对TC4合金进行了氢气气氛下的PAM过程,得到了含氢的试样。实验中利用两种方法来求解试样中的氢含量:(1)利用实验前后的试样的质量做差来求氢含量;(2)利用气氛中氢气含量的变化来求解实验中消耗的氢气摩尔数,进而得到溶入试样中氢的质量。利用这两种方法得到的氢含量来求得公式中的系数A。对比分析可知,第二种方法更准确。 液态置氢后的TC4合金的晶粒和晶粒内部的二次相变组织都得到了细化,并且置氢合金中出现了正方结构的马氏体α",有利于降低合金的硬度。其显微组织为典型的网篮状。 热压缩试验结果表明,含氢使TC4合金变形抗力降低,硬化指数升高;同时其显微硬度也降低。这将有利于改善TC4合金的塑性加工能力。