近年来，以金属间化合物，特别是以钛铝基（Ti3Al,TiAl）为基体的热强钛合金的研究取得了迅速的发展。同传统的热强钛合金相比，这些合金具有较高的热强性和热稳定性，但是工艺性较弱一些。为了提高无论是在室温，还是在高温时钛铝化合物的塑性，通常向合金中添加β稳定元素，主要是铌，但是它却会提高合金的密度，也就意味着降低了合金的比强度性能和热强相能。
提高钛基合金的热稳定性和热强性时，其塑性没有明显降低，是由于合金中提高的铝含量大于它在α-相中的最大溶解度。在20世纪60-70年代，俄罗斯曾研制出了BT18、BT25、CT4合金，美国研制出了Ti-8111合金。这些合金的铝含量为7-9%。但是不久后发现，这些合金在高温时，从α-相中析出以Ti3Al为基体的扩散有序的α2-相，在零部件运转时引起合金的脆性易发生断裂。因此这些合金没有在实际中使用。
但是，如果通过工艺能保证在局部微量“初始”α-相中发生有序化流动，那么，这种含α2-相的微量元素将起到粒子强化的作用，它可以提高合金的热强性，同时降低塑性。热氢处理就是该工艺的一种，它主要是利用氢的可逆性。研究中显示，当钛合金中氢饱和时，α-相和β-相之间的合金元素会重新分布，由于铝使α-相富集并析出α2-相。因此，在钛合金中添加氢，能为金属间强化合金的形成提供条件。
研究材料和方法
研究的试样是从热强钛合金Ti-9.4Al-2.3Mo-1.8Zr-0.16Si热轧棒材Φ22mm上切割的，该合金是利用BT9合金的工艺制成的。
室温时，在CHOL-1.6，2.5，1/9-I4电炉中（达到900℃）和在高温电炉CHOL-6/13(达到1200℃)中进行热处理。
在渗氢装置上，使试样上的氢浓度达到0.2%；0.4%；0.6%；0.8%和1.0%，在700-900℃时以50℃为间隔、以1K/s速度冷却到室温。
利用AxioObserver光学显微镜放大1000倍进行金相研究。通过NEXSYS ImageExpert Pro3程序体系进行金相分析。
试验结果和讨论
为了便于研究，曾研制了新的试验性合金，研制原型为俄罗斯热强(α+β)钛合金BT9(5.8Al-3.5Mo-2.0Zr-0.25Si)。
BT9钛合金可以在450-500℃下进行不少于100小时的工作。在500℃时，它的极限强度较高（σB =700MPa）,并具有较高的疲劳强度σ500100=600 MPa和蠕变极限σ=5000.2/100=350 MPa。
同现有的热强钛合金相比，新的钛合金化学成分的选择是基于在较高温度下保证其热强性能和工作寿命。
根据所添加的合金元素，试验性钛合金Ti-9.4Al-2.3Mo-1.8Zr-0.16Si属于近α合金，β→α相转变温度(Ac3)为1040℃。
在初始热轧态时，研究的钛合金相成分为α-相和β-相，且β-相含量约为8%。为了进行平衡态时组织的研究，试样在(α+β)区、950℃下进行3小时的退火，随后缓慢冷却到室温。试样预先退火后，其组织是尺寸为6-10μm的α-相球形颗粒，中间通过薄膜与β-相隔开(图1α)。
在试验过程中，还研究了渗氢退火温度和添加氢的含量对试验性钛合金Ti-9.4Al-2.3Mo-1.8Zr-0.16Si相成分和组织成型的影响。
试样冷却到室温后，在900℃渗氢使浓度达到0.2%时，形成成分不均匀的(α+β)组织。氢浓度提高到0.4%时，组织中初始α-相数量的减少，并且在冷却过程中形成α″-马氏体。当氢浓度提高到0.6%时，组织中初始α-相完全消失，形成β+α″-组织，这就证明了多晶转变温度低于900℃，且降低了实际冷却速度。当氢浓度提高到0.8%或更高时，β-相是稳定的氢元素，在冷却时不会出现马氏体转变，并且在室温时合金的相成分由一种过饱和氢和亚稳定β-相（α″-马氏体不大于5%）的合金元素组成（图1б）。
在850℃和800℃渗氢使浓度达到0.2-0.6%时，会形成四相（α（α2）+α″+ β）组织（图1в）。随着氢浓度的提高，组织中马氏体和α-相的数量会减少，此时α-相晶格周期《α》降低，证明在铝的作用下发生了α-相富集（图2）。 但是在衍射图上却出现了α2-相超组织的反射。提高氢浓度到0.8%时，冷却到室温后在α″-马氏体组织中的马氏体和α-相完全消失。因此，合金中氢的浓度从0.4%提高到0.8%时，在合金中形成异相组织，其中初始α-相粒子在有序化流动过程中形成α2-相。
当渗氢退火温度降低到700℃，随着氢浓度的提高，会出现以下组织的交替：(α+β) →（α（α2）+ β）→（α（α2）+ β+(α+δ)），这里δ——TiH2基体中的相（图1г）。
X射线组织研究结果显示，在一定的温度-浓度范围内，在合金中添加氢，由于铝使初始α-相富集，相应地其晶格周期也缩短。根据α-相晶格周期可以得出，当合金中铝的含量提高到13-14%，在微量初始α2-相中会出现α→α2-转变。
结论
因此，研究结果显示，随着铝含量的提高，在钛合金中添加氢，在一定温度-浓度条件下，在微量初始α2-相的有序化流动过程中形成（α（α2）+ β）组织。
