氫在鈦中擴(kuò)散和相變的模擬與實驗研究.pdf

1、鈦及鈦合金具有比強(qiáng)度高、韌性好、耐熱、耐腐蝕、生物相容性好等優(yōu)點而成為諸多領(lǐng)域不可或缺的材料，但可加工性差，加工費用高卻成為其廣泛應(yīng)用的障礙。使用粉末冶金成型鈦板是降低加工費用的一種潛在方法；而對鈦進(jìn)行熱氫處理則會明顯改善鈦材的加工性質(zhì)，從而進(jìn)一步降低加工成本。本文主要使用模擬的方法并結(jié)合實驗，研究了氫在鈦顆粒和板材中的擴(kuò)散和相變過程，認(rèn)識了氫在鈦中擴(kuò)散和相變機(jī)制，為精確控制熱氫處理提供理論依據(jù)。
　　 首先本文通過總結(jié)分析前人

2、關(guān)于氫在不同鈦（氫）相中的擴(kuò)散機(jī)制和擴(kuò)散系數(shù)的研究成果，得出氫在α鈦和β鈦現(xiàn)有的最理想的擴(kuò)散系數(shù)和符合實際的擴(kuò)散機(jī)制，并擬合出氫在鈦氫化物中的擴(kuò)散系數(shù)。進(jìn)而根據(jù)所確定的氫在不同鈦（氫）相中的擴(kuò)散系數(shù)和機(jī)制，編輯了鈦氫體系動力學(xué)數(shù)據(jù)庫。結(jié)合Thermo-calc公司開發(fā)的鈦基合金熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫——TTTI3，對鈦顆粒的充氫、脫氫過程和不同氫含量鈦顆粒間和板材間的氫擴(kuò)散和相變過程進(jìn)行了計算機(jī)模擬，并用真空脫氫實驗驗證了模擬結(jié)果。總結(jié)了在不同特

3、征溫度下，鈦顆粒充氫、脫氫及顆粒間，鈦板材間擴(kuò)散的特點，同時對不同溫度下氫擴(kuò)散過程，氫在鈦中分布和相變情況進(jìn)行了分析。
　　 由于模擬中所需的氫在鈦表面?zhèn)髻|(zhì)系數(shù)目前尚無文獻(xiàn)數(shù)據(jù)可參考，本文使用流化床爐對含氫量0.003wt％的鈦板在恒定溫度、外界氫濃度情況下進(jìn)行滲氫，并用LECO GD-OES測量了鈦板中氫濃度的分布。通過對比不同滲氫時間后的氫濃度分布曲線，計算得出氫在鈦表面的傳質(zhì)系數(shù)。
　　 本文還通過實驗比較了氫含量