氢处理是钛合金特有的一种热处理技术,它利用氢的可逆合金化作用,将氢作为临时性元素加入到钛合金中,可以达到改善钛合金组织的目的。对钛合金进行氢处理,能够改善其加工及使用性能。本文通过金相观察、X射线衍射分析、透射电镜分析、宏观硬度测试等实验方法对在750℃下置氢再经700℃除氢的TC4合金进行研究。观察了不同置氢量下除氢试样的微观组织,研究了氢处理过程中发生的相变,分析了氢处理使钛合金组织细化的机理,并且得到了除氢试样的宏观硬度与原始置氢量之间的关系。另外,通过热力学计算获得了置氢时环境氢压与钛合金内部氢含量的关系,并模拟了置氢除氢过程中H的扩散。取得的研究成果如下：(1)经置氢除氢处理后的TC4合金中有两种组织,一种是初生α相,另一种是β转变组织：β转变组织仅由α和β两相组成。置氢除氢处理通过降低初生α相体积分数、细化初生α相、细化β转变组织等途径细化合金组织。(2)随着置氢量的增加,除氢后TC4合金的宏观硬度增加。(3)钛合金置氢后,氢含量XH、置氢时的环境氢压PH2和Ti-H相互作用能I三者具有以下关系：pH2=XH2·pθ/exp[333192-2(1-XH)2I/973R]结合上式,并对Ti-H相互作用能I进行拟合,得到了置氢系统达到平衡时,合金内部氢含量与环境氢压的关系曲线。(4)尺寸为30mm×10mm×2mm的钛合金试样置氢900s后,其中心点的氢浓度可达到目标氢含量的99.85%；置氢后的试样除氢1800s后,试样内部最高氢浓度为6.67×10-3ppm。