TC4鈦棒材軋制過程中黑條紋缺陷產生的原因

TC4(Ti-6Al-4V)是一種綜合性能良好的馬氏體型a+/3兩相鈦合金，其使用溫度可達450，廣泛應用于航空工業(yè)的重要結構件，如機翼葉片和航空發(fā)動機盤等。由于TC4鈦棒是兩相鈦合金，如果微區(qū)成分不均勻，必然會引起宏觀組織及顯微組織的異常，從而導致異常區(qū)域與正常區(qū)域硬度的顯著差異，使材料在整體上表現(xiàn)為性能不均勻，最終萌生疲勞裂紋源，給零件使用的安全性帶來極大隱患，同時降低該合金的使用壽命。 針對某TC4鈦合金棒料加工產品在進行低倍檢査時發(fā)現(xiàn)的黑條紋缺陷問題，為了準確判斷缺陷類型，采用金相顯微鏡對顯微組織進行觀察，確定其金相組織異常區(qū)域;再用掃描電鏡分析黑條紋區(qū)為富鉬貧鋁的化學成分偏析缺陷;通過顯微硬度測試確定該黑條紋區(qū)的成分偏析為非脆性偏析。試驗結果表明，按照上述方法可以有效判定TC4鈦合金成分偏析及其類型;且確定該類型缺陷不影響使用，切除后可交貨?？赏ㄟ^控制鈦合金鑄錠原料選擇、混料及電極制備過程、熔煉過程中電壓和電流來減少或消除此類缺陷。 鈦合金的偏析，按偏析部位與正常區(qū)硬度的高、低差別分類，可將其分為硬偏析（硬度高于正常區(qū)，又稱脆性偏析）與軟偏析（硬度低于正常區(qū)，又稱非脆性偏析）兩類。如果產品中僅存在非脆性偏析，且各項性能符合產品標準的要求，一般切除該偏析后產品仍可交付使用；脆性偏析則不允許剔除后交貨，應整批報廢。筆者探討了TC4鈦合金棒材偏析中遇到的非脆性偏析的分析與判定方法，旨在為產品檢驗提供借鑒，以提高產品質量。

a.對目視發(fā)現(xiàn)的TC4鈦棒黑條紋缺陷，采用金相顯微鏡對其顯微組織進行觀察，缺陷區(qū)與正常區(qū)差別不大，不能判斷缺陷類型;進一步用掃描電鏡對該鈦棒缺陷區(qū)進行化學成分分析，該缺陷區(qū)為富鉅貧鋁的化學元素偏析;最終結合顯微硬度測試確定該TC4鈦棒的偏析類型為富鉅貧鋁的非脆性偏析;通過顯微組織觀察、微區(qū)成分分析及和顯微硬度測試相結合的方法，可以有效判定TC4鈦合金成分偏析及其類型。
b.該TC4鈦合金棒材中的偏析為富鉅貧鋁的非脆性偏析，不影響使用，切除后可繼續(xù)交貨;可通過控制原料選擇、混料及電極制備參數(shù)、熔煉過程中電壓和電流來減少或消除此類缺陷。