導讀
介紹了一種先進的熔體加氫方法。在H2和Ar混合氣體中直接熔融制備了TiB+TiC / Ti-6Al-4V複合材料。熔體加氫改善了(α + β)相區TMC的熱加工性能，在800 ℃/1 s−1條件下峰值應力從371 MPa降至271 MPa，在900 ℃/0.01 s−1條件下峰值應力從119 MPa降至60 MPa，擴大了最佳熱加工視窗。DRX晶粒的比例從~ 56%增加到~ 81%，這主要是由于DRX晶界的遷移加速和位錯密度的降低導緻的。
原位制備的钛基複合材料(TMCs)具有密度低、比強度高、結合界面幹淨、耐腐蝕和抗氧化性能優異等優點，在航空航天領域具有廣闊的應用前景。由于高硬度、高彈性模量和優異的熱穩定性，TiB和TiC是TMCs的理想增強材料。然而，Ti-6Al-4V基合金熱加工性較差，變形抗力高，成形極限低，熱加工視窗窄。TiB和TiC等陶瓷顆粒的加入會産生較大的變形應力，進一步增加了熱加工時TMCs的成形難度。
加氫是改善钛合金熱加工性的可行方法。傳統的加氫方法可以降低熱加工過程中的變形應力，但是效率較低。熔體加氫對陶瓷的形貌和分布、基體合金的微觀組織和熱加工視窗的影響仍然缺乏系統研究。
基于此，哈工大王亮教授研究團隊引入了一種先進的熔體加氫方法，實作在熔體過程中進行加氫，制備(TiB+TiC)/ Ti-6Al-4V複合材料，系統研究氫對TMCs微觀組織演變、高溫變形行為和熱加工視窗的影響。研究結果以題為“Superior hot workability of (TiB+TiC)/Ti-6Al-4V composites fabricated by melt hydrogenation”發表于期刊《Journal of Alloys and Compounds》。
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結果發現，TiB晶須長度增加。由于熔體表面氫過熱，導緻陶瓷顆粒傾向于在初生β晶界處聚集。熱加工圖顯示，未加氫的TMCs的理想加工視窗為775 ~ 850 ℃+ 0.001 ~ 0.005 s−1，熔體加氫後的理想加工視窗擴大到825 ~ 950 ℃+ 0.001 ~ 0.01 s−1和900 ~ 950 ℃+ 0.5 ~ 1 s−1，表明TMCs可以在更高的應變速率下加工。
氫可以加速DRX晶界的遷移，有利于DRX晶粒形成。DRX晶粒數量的增加消耗了更多的位錯，提高了位錯的遷移率，導緻位錯密度降低，這是熱加工性提升的主要原因。
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