超細晶鈦合金具有一系列突出優點，其室溫強度在一定程度上得以提高，高溫拉伸時具有極大的延伸率。細化晶粒通常采用大變形法來獲得，如等徑彎角擠壓、高壓扭轉、多軸鍛造以及累積卷壓焊等。除此之外，對鈦合金還可以采用氫處理法。
 

 

　　20世紀70年代，莫斯科飛機制造研究院研究了氫對鈦合金加工性能的影響，提出“氫塑化”的概念，以氫作為臨時合金元素，通過滲氫、共析分解、真空除氫等工序，利用氫致塑性、氫致相變，以及鈦合金中氫的可逆合金化作用，改善加工性能，細化材料的顯微組織。

 

　　氫處理法可用于細化鈦合金鑄件和鍛件的晶粒組織，提高其力學性能。有文獻報道，采用氫處理法可細化TiAl合金的顯微組織，使其壓縮強度和屈服強度均獲顯著提高。在實際應用中，通常又可以將氫處理技術與相應的后續熱處理和熱變形處理相結合，從而獲得非常細小的晶粒組織。有研究表明，對置氫鈦合金進行高溫大尺度變形，可以形成晶粒尺寸約為1μm的等軸細晶，甚至形成納米尺度的晶粒。對Ti-6.3Al-3.5Mo-1.7Zr（%,質量分數）合金的研究表明：氫處理中氫原子分數為14%~16%、變形溫度降至550℃，再通過變形過程和亞穩相的分解過程，最終獲得了晶粒尺寸為40nm的納米晶粒。比較不同晶粒尺寸Ti-6Al-4V合金的工程應力-應變曲線，可以看到，與粗晶?；蛞话慵毦Я２牧舷啾?，超細晶粒材料呈現出高屈服強度和高延伸率。

 

　　讓鈦合金吸收大量氫原子（氕），然后讓這些氫原子（氕）在高溫真空下解吸，這種處理稱為氕處理。對于α+β型鈦合金，氕處理包括以下3個過程：（1）氫氣氛中的氕吸收；（2）馬氏體轉變和熱加工最終引起彌散的氫化物析出；（3）最后的氕解吸處理和再結晶化。據報道，對Ti-6Al-4V合金進行氕處理，合金吸收0.5%的氕，在873K解吸，顯示出超細等軸晶組織，且具有大角晶界，晶粒尺寸在300~500nm范圍。研究表明，氕處理法會增加α基體中β相的含量。拉伸測試表明：室溫下該合金的屈服強度有所提高，而在1123K合金的最大延伸率達到9000%.另有報道，對Ti-6Al-4V板材進行氕處理，氕含量為0.5%,然后進行1223K淬火，在1023K熱軋到厚度減縮率為80%,在873K進行氕解吸，成功生產出具有超細等軸晶的均勻組織，晶粒尺寸為0.3~0.5μm.測試結果表明，該合金的超塑性延伸率等力學性能隨著晶粒尺寸的減小而明顯提高。

 

　　盡管氫處理法顯示出細化鈦合金的巨大潛力，但與其它常規方法相比，氫處理法成本較高，而且對于較大的結構件，該處理法也存在氫分布不均勻、設備條件要求高等問題，尚需進一步研究解決。



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