精确的真空控制至关重要，因为钛合金在热压所需的高温下对氧气具有极强的亲和力。如果没有足够高的高真空，残留的氧气会与高温金属发生反应，形成一层坚硬、脆性、富含氧气的表面层，称为α-情况。
通过严格控制真空度，可以防止氧气扩散，从而损害合金的机械性能。否则会导致表面开裂、材料流动受阻以及最终部件延展性严重降低。
α-情况形成的机理
高温敏感性
钛合金具有化学反应性，尤其是在加热时。在热压过程中，材料极易与周围大气发生相互作用。
残留氧气的危险
即使在真空环境中，也可能残留痕量气体。如果真空度不足（例如，在1 Pa左右徘徊），则存在足够的残留氧气与合金发生反应。
氧气扩散
在这些压力水平下，氧气不仅仅停留在表面；它会扩散到材料内部。这种扩散稳定了钛的α相，形成一层明显的、坚硬的层，渗透到零件表面。
机械和结构后果
表面脆化
这种氧吸收的直接结果是表面硬化。虽然硬度有时是可取的，但在这种情况下，它会在核心材料周围形成一层脆性外壳，容易开裂。
塑性流动受阻
热压依赖于材料变形并流动以填充模具的能力。坚硬的α-情况层的存在会阻碍这种运动，阻碍金属的塑性流动。
致密化不完全
由于材料无法自由流动，固结过程受到影响。这通常会导致致密化不完全，在最终部件中留下空隙或多孔区域。
拉伸延展性损失
也许最关键的失效模式是对性能的影响。脆性α-情况充当应力集中器，导致拉伸延展性严重降低，使零件在负载下容易断裂。
理解控制不足的风险
“足够好”的谬论
一个常见的陷阱是假设标准的真空度足以满足所有金属。对于钛，1 Pa 的真空度通常被认为不足，直接导致缺陷形成。
不可逆的损坏
一旦形成α-情况，它就成为表面不可分割的一部分。它通常需要昂贵且耗时的机加工或化学铣削才能去除，前提是零件能够被挽救。
确保生产中的材料完整性
为确保热压操作的成功，请将气氛控制置于所有其他参数之上。
- 如果您的主要关注点是最大延展性：确保您的真空系统能够达到远低于 1 Pa 的压力，以消除氧气扩散。
- 如果您的主要关注点是零件密度：持续监测真空度，以防止形成阻碍塑性流动的坚硬表面层。
严格管理真空环境是防止钛加工中过早部件失效的最有效屏障。
总结表：
| 方面 | 低真空度（例如 1 Pa）的影响 | 精确真空控制的好处 |
|---|---|---|
| 表面完整性 | 形成脆性α-情况层 | 清洁、延展的表面光洁度 |
| 材料流动 | 由于坚硬外壳导致塑性流动受阻 | 均匀变形和模具填充 |
| 致密化 | 致密化不完全和存在空隙 | 完全固结和最大密度 |
| 机械性能 | 拉伸延展性严重降低 | 保持合金强度和柔韧性 |
| 后处理 | 昂贵的机加工/化学铣削 | 即用型零件，浪费最少 |
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