TC4鈦棒材軋制過程中黑條紋缺陷產(chǎn)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(yīng)用于航空工業(yè)的重要結(jié)構(gòu)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(dǎo)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(chǎn)品在進行低倍檢査時發(fā)現(xiàn)的黑條紋缺陷問題,為了準(zhǔn)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(xué)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(jié)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(chǎn)品中僅存在非脆性偏析,且各項性能符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的要求,一般切除該偏析后產(chǎn)品仍可交付使用;脆性偏析則不允許剔除后交貨,應(yīng)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(chǎn)品檢驗提供借鑒,以提高產(chǎn)品質(zhì)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(xué)成分分析,該缺陷區(qū)為富鉅貧鋁的化學(xué)元素偏析;最終結(jié)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(jié)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。