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TA16合金和TA19合金是我国近年来开发的新型钛合金,用于某工程的核心设备制造,合金间的连接主要为焊接方式。在高温高压水及水蒸气环境中焊接接头存在焊接应力、焊接缺陷、温度梯度及组织变化,是抵抗氢脆的薄弱环节,因此为防止材料在服役期内失效,避免灾难事故发生,研究TA16合金和TA19合金焊区氢脆是必要的,这两种钛合金焊区氢化物和氢脆行为的研究在我国尚属首次。 本文研究了经高温气相渗氢的TA16合金和TA19合金板材焊区氢化物的形态、分布及类型。用显微力学探针分析了氢化物的力学特性。用慢速拉伸(4×10-6/s)、中速拉伸(8×10-4/s)和快速拉伸(4×10-1/s)测试氢对不同加载速率下两种焊接合金拉伸力学性能的影响,确定氢脆类型、变形特征和断裂机制。用SEM原位观测拉应力下氢化物对断裂的影响。研究发现: ①TA16合金焊区氢化物以晶内、穿晶和沿晶分布为主,随氢浓度从0.037%增至0.099%,由短棒状、短针状向长针状转变;TA19合金焊区氢化物多分布于晶内和晶界上,随氢浓度从0.025%增至0.11%,由点状、针状向短而宽的块状转变,其中有弯曲的Ⅱ型氢化物析出。 ②焊区中长针状氢化物为δ-TiH,块状氢化物为γ-TiH,点状氢化物为δ-TiH。 ③含0.037%~0.099%氢时,在4×10-6/s应变速率下,氢对TA16合金基体σb和σ0.2影响较小,而δ明显降低,发生氢脆;在8×10-4/s~4×10-1/s应变速率下,氢使强度升高,而塑性不降低。以4×10-6/s~4×10-1/s应变速率拉伸时,当氢浓度小于0.057%,氢对TA19合金焊区σb和σ0.2影响较小,而δ明显降低,当氢浓度大于0.057%时,焊区性能急剧降低,发生脆化。 ④拉伸速率在4×10-6/s~4×10-1/s范围内,TA16合金基体金属服从韧窝断裂机制,氢浓度在0.025%~0.099%范围内变化不会改变这一机制;TA19合金焊区金属随氢浓度由0.037%增加至0.11%,由穿晶断裂机制转变为沿晶断裂和穿晶断裂的 西安建筑科技大学 混合断裂机制,开裂区域为三晶粒晶界和板条a组织片层界面。 ⑤氢化物对TA16合金断裂的影响表现为氢化物片成为裂纹扩展通道:氢化物 对TA19合金焊区断裂的影响表现为弱化晶界,加速晶界崩塌而明显降低塑性。