一种置氢处理方法与流程

本发明涉及置氢处理，具体涉及一种置氢处理方法。

背景技术：

1、置氢加工技术是基于氢致相变原理，在金属材料加工过程中将氢引入到材料内部，通过改变材料的微观组织状态，改善其加工性能，加工后通过真空除氢，再去除材料中多余的氢，以避免对材料结构服役性能的损伤，我们把氢进入到材料内部的过程称之为置氢处理。

2、目前，置氢处理有两种工艺方法，第一种是流动置氢法，在一定的温度条件下，将氢气或氢/氩混合气体通过进气口输入到氢处理炉中，通过排气口将混合气体排出，在此过程中，在温度的作用下，氢通过扩散进入到材料内部，实现钛合金置氢处理，通过控制进气口、排气口的流量，实现炉内氢分压的控制，从而获得不同氢含量的金属材料，通过控制处理时间确保氢在材料内部的均匀分布；第二种是非流动置氢法，在一定的温度下，将一定量的氢通过进气口输入到氢处理炉中，保温一段时间，在此过程中，在温度的作用下，氢通过扩散进入到材料内部，实现金属材料置氢处理，通过控制输入的氢气量来获得不同氢含量的金属材料，通过控制保温时间来控制氢在材料内部的均匀性。

3、目前，置氢处理方法存在以下不足之处：(1)需要专用的氢处理设备，特别是对于大尺寸的构件来说，常用的管式炉无法满足工程需求；(2)氢处理过程中易氧化，常用的高纯氢也无法满足要求，无法实现置氢或氢含量的精确控制；(3)只能进行整体置氢，无法对特定的区域进行局部置氢处理，工艺的适应性较差。

4、因此，发明人提供了一种置氢处理方法。

技术实现思路

1、(1)要解决的技术问题

2、本发明实施例提供了一种置氢处理方法，解决了现有置氢处理过程对设备要求高、精准控制难及工艺适应性差的技术问题。

3、(2)技术方案

4、本发明提供了一种置氢处理方法，包括以下步骤：

5、根据预置氢金属坯料的结构特征，确定包套的外形尺寸；

6、选用金属氢化物粉体作为气源，并对所述金属氢化物粉体进行压制，获得金属氢化物预制块；

7、将所述金属氢化物预制块装入所述包套内并与所述预置氢金属坯料接触；

8、将密封好的包套及所述预置氢金属坯料进行加热处理并保温一段时间后冷却至室温；

9、利用机械加工去除包套，获得置氢金属坯料。

10、进一步地，所述包套为低碳钢材质或与所述预置氢金属坯料同质的材料。

11、进一步地，所述金属氢化物粉体包括氢化钛、氢化锆中的至少一种。

12、进一步地，所述预置氢金属坯料包括钛合金、锆合金、钛基复合材料及钛铝金属间化合物中的任一种。

13、进一步地，根据预置氢金属坯料的质量m和置氢量c％，通过下式确认金属氢化物粉体的质量m：

14、

15、式中，m：金属氢化物的质量；p％：金属氢化物的分解率；m：预置氢金属坯料的质量；c％：置氢量；f(c)：与置氢量c％对应的平衡氢压；t：置氢温度；v：包套内去除预置氢金属坯料和金属氢化物剩余的空间体积；r：理想气体常数。

16、进一步地，利用氩弧焊对所述包套进行密封，采用真空机组通过排气管对所述包套抽真空，当真空度小于10-3pa时，利用电阻点焊机对所述排气管进行密封。

17、进一步地，所述选用金属氢化物粉体作为气源，并对所述金属氢化物粉体进行压制，获得金属氢化物预制块，具体为：

18、将所述金属氢化物粉体置于液压机上的模具当中，启动液压机对所述金属氢化物粉体进行压制，获得所述金属氢化物预制块。

19、进一步地，对所述金属氢化物粉体进行压制时的压力大于或等于200mpa。

20、进一步地，所述将密封好的包套及所述预置氢金属坯料进行加热处理并保温一段时间后冷却至室温，具体为：

21、将密封好的所述包套及所述预置氢金属坯料放置于电阻炉中，按设定升温曲线进行升温，当温度达到置氢温度时，保温一段时间后冷却至室温。

22、进一步地，采用炉冷、空冷或水淬的方式冷却至室温。

23、本发明还提供了一种置氢处理方法，包括以下步骤：

24、根据预置氢金属坯料的结构特征，确定包套的外形尺寸；

25、选用金属氢化物粉体作为气源，并对所述金属氢化物粉体进行压制，获得金属氢化物预制块；

26、将所述预置氢金属坯料和所述金属氢化物预制块装入所述包套内；

27、将密封好的包套进行加热处理并保温一段时间后冷却至室温；

28、利用机械加工去除包套，获得置氢金属坯料。

29、(3)有益效果

30、综上，本发明通过以金属氢化物作为气源，氢气的纯度更高，可真正实现无氧化置氢，且氢含量的控制精度更高；可以根据工程需要，对金属坯料的局部区域实现置氢处理，工艺的可设计性、适应性更强，可以满足金属材料置氢加工的改性需求。该方法不需要专用的氢处理设备，采用普通的电阻炉即可实现金属坯料的置氢处理，工艺过程简单，成本低，适于工业化生产。

技术特征：

1.一种置氢处理方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的置氢处理方法，其特征在于，所述包套为低碳钢材质或与所述预置氢金属坯料同质的材料。

3.根据权利要求1所述的置氢处理方法，其特征在于，所述金属氢化物粉体包括氢化钛、氢化锆中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的置氢处理方法，其特征在于，根据预置氢金属坯料的质量m和置氢量c％，通过下式确认金属氢化物粉体的质量m：

5.根据权利要求1所述的置氢处理方法，其特征在于，所述预置氢金属坯料包括钛合金、锆合金、钛基复合材料及钛铝金属间化合物中的任一种。

6.根据权利要求1所述的置氢处理方法，其特征在于，所述选用金属氢化物粉体作为气源，并对所述金属氢化物粉体进行压制，获得金属氢化物预制块，具体为：

7.根据权利要求6所述的置氢处理方法，其特征在于，对所述金属氢化物粉体进行压制时的压力大于或等于200mpa。

8.根据权利要求1所述的置氢处理方法，其特征在于，所述将密封好的包套及所述预置氢金属坯料进行加热处理并保温一段时间后冷却至室温，具体为：

9.根据权利要求1或8所述的置氢处理方法，其特征在于，利用氩弧焊对所述包套进行密封，采用真空机组通过排气管对所述包套抽真空，当真空度小于10-3pa时，利用电阻点焊机对所述排气管进行密封。

10.一种置氢处理方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及一种置氢处理方法，包括：根据预置氢金属坯料的结构特征，确定包套的外形尺寸；选用金属氢化物粉体作为气源，并对金属氢化物粉体进行压制，获得金属氢化物预制块；将金属氢化物预制块装入包套内并与预置氢金属坯料接触；将密封好的包套及预置氢金属坯料进行加热处理并保温一段时间后冷却至室温；利用机械加工去除包套，获得置氢金属坯料。该置氢处理方法的目的是解决现有置氢处理过程对于设备要求高、精确控制难及工艺适应性差的问题。

技术研发人员：王耀奇,李红,张宁,侯红亮
受保护的技术使用者：中国航空制造技术研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13