钛合金具有低密度,高比强度,耐腐蚀性,高温性能好以及优良的生物相溶性等优点,是一种理想的结构材料,广泛应用研究于航空航天工程、船舶、化工、生物医用、能源、汽车等领域。钛合金置氢加工工艺是将氢作为一种临时合金元素,通过改变钛合金的相组成和微观组织,进而达到改善钛合金加工性能的目的。置氢加工工艺适用于钛合金加工,主要有以下原因:第一,钛合金应用广泛,但是由于钛合金低温塑性较低,限制了钛合金的应用。钛合金塑性加工通常在800℃～950℃之间。第二,钛及钛合金很容易吸收氢,在适中的温度下,氢在钛合金中有较高的溶解度和扩散迁移率。第三,氢能显著提高钛合金延展性和降低屈服应力等机械性能,因此,氢使钛合金低温加工成为可能。常见的置氢工艺主要有:液态置氢和固态置氢两种,通常所说的热氢处理就是一种固态置氢加工工艺,已广泛应用于钛合金中。本文根据上述钛合金置氢加工工艺,以Ti-6A1-4V钛合金为例,通过粉末冶金方法研究了置氢烧结对Ti-6A1-4V合金组织演变与力学性能的影响。以TiH2粉、Ti粉和Al-V中间合金粉为原料,按照最终烧结成品为钛六铝四钒(Ti:A16V4质量比为9:1)钛合金为目标配制不同H质量分数的混合粉,H元素质量分数控制在0～0.9%;然后在300～500MP压力下单向模压成型得到生坯,烧结温度为1250℃。首先,研究了置氢烧结2h、2.5h和3h,Ti-6A1-4V合金的密度和显微组织变化。研究表明,置氢烧结能够使合金更加致密,合金相对密度达到98.4%,而未置氢时只有97.9%,并且能够促进烧结过程中钛原子与合金原子的扩散。其次,研究了置氢烧结Ti-6A1-4V合金在不同温度除氢后的显微组织变化。研究表明,当除氢温度高于1000℃时,置氢烧结合金的显微组织受氢的影响不明显。除氢温度为900℃和850℃时,合金组织产生了细化现象,形成了魏氏体组织;当除氢温度降低至750℃时,合金组织细化现象更为明显,形成由细小α相和β相组成的网篮组织。并且细化程度与原始氢加入量有关,随着氢含量的增加,显微组织会变得更加细小。显微组织的细化是由于除氢温度低于β转温度时,氢促使了残余β相的体积分数的增加,这样就会对粗条形α相的长大具有一定的抑制作用。本文还通过对置氢烧结Ti-6A1-4V合金的电子背散射衍射(EBSD)分析,研究了除氢过程对合金的显微组织和相含量的影响。研究表明,未除氢时,随着氢加入量的增加,合金中α相减少,β相增加,并且形成了针状α’、α"马氏体和氢化物。除氢温度高于1000℃时,氢对合金的组织影响不大。除氢温度为750℃时,随着氢加入量的增加,合金中α相减少,β相增加,α’和α"马氏体变化较小。最后,利用INSTRON 1346万能材料试验机对置氢烧结Ti-6A1-4V合金进行拉伸试验,研究了置氢烧结除氢后合金室温力学性能。研究表明,氢的加入能够提高合金的抗拉强度。置氢烧结合金抗拉强度最高达到了 1067.9MPa,而未置氢烧结合金最高抗拉强度只有983.1MPa。但是随着氢加入量的增多,延伸率会下降。通过对拉伸试样的断口形貌观察,发现随着氢含量的增加,合金的孔隙相应的也会增加。