TC4合金和TC21合金都属于α+β双相钛合金,TC4合金由于具有良好的综合力学性能成为目前世界上使用最广泛的钛合金,TC21合金是由我国开发的一种高强、高韧和高损伤容限的新型钛合金。和其他大多数α+β双相钛合金相同,这两种合金均存在室温变形易开裂,流动应力大,加工困难等生产难题。钛合金的热氢处理技术是将氢作为临时合金元素,利用氢致塑性、氢致相变以及氢在钛合金中的可逆合金化作用来改善钛合金的微观组织和室温性能,本文主要研究了TC4合金和TC21合金的吸氢动力学以及微观组织演变。本文的氢处理实验共选取了823K、923K、1023K和1123K等四个不同的氢处理温度,每个温度下选择16k Pa、31k Pa、46k Pa和61k Pa等四个不同的初始氢压,通过记录氢处理过程中的氢压变化来进行吸氢动力学研究。结果显示,TC4合金的吸氢量随着氢处理温度的升高先上升后下降,在氢处理温度为923K时,TC4合金的吸氢量达到最大值;TC4合金和TC21合金在吸氢过程上表现出来的规律相似,两种钛合金的吸氢反应都没有明显的诱导阶段,在反应开始时,吸氢速率便达到最大值,随着反应的进行,吸氢速率逐渐变慢,直到钛合金的吸氢量达到该条件下的饱和度,反应达到平衡。氢处理温度对钛合金吸氢速率有较大的影响,随着氢处理温度的升高,钛合金吸氢速率逐渐增大,具体表现为两种钛合金的吸氢反应速率常数随着氢处理温度的升高不断增大,相应地随着氢处理温度的升高,吸氢反应达到平衡所需的时间逐渐缩短。当氢处理温度为823K时,TC4合金和TC21合金的吸氢反应未完全激活,此时两种钛合金的吸氢反应速率常数与较高温度下的反应速率常数相比很小。通过求解阿伦尼乌斯方程,得到TC4合金吸氢反应的表观活化能为79.42k J/mol,TC21合金吸氢反应的表观活化能为70.60k J/mol。本文使用光学金相显微镜、X射线衍射仪和透射电子显微镜对两种钛合金氢处理前后的室温组织进行了观察。原始TC4合金在室温下为条状组织,当初始氢压一定时,在823K温度下进行氢处理的置氢TC4合金组织和原始组织相似,当温度进一步升高时,合金在氢处理过程中生成α′马氏体和δ氢化物,合金的室温组织中出现针状组织,且随着氢处理温度的升高,针状组织数量变多且逐渐变得细小。原始TC21合金室温组织为黑白分明的双态组织,在相同的氢处理温度下,随着合金中氢含量的不断升高,合金组织中α相与β相的相对化学电位发生变化,α相由不易被腐蚀的相变成易被腐蚀的相,而β相则刚好相反,导致氢处理后α相和β相的光学衬度发生反转,α相的光学衬度逐渐变暗,β相逐渐由灰黑色变为白色明亮的相。