TC4鈦棒軋制過程中黑條缺陷的成因!
TC4(Ti-6Al-4V)是一種綜合性能良好的馬氏a/3型兩相鈦合金,使用溫度可達(dá)450。廣泛應(yīng)用于航空工業(yè)的重要結(jié)構(gòu)件,如機(jī)翼葉片、航空發(fā)動(dòng)機(jī)輪盤等。由于TC4鈦棒為兩相鈦合金,如果微觀區(qū)域成分不均勻,必然導(dǎo)致宏觀組織和微觀結(jié)構(gòu)異常,從而導(dǎo)致異常區(qū)域與正常區(qū)域的硬度存在顯著差異,使材料整體表現(xiàn)出不均勻的性能,最終導(dǎo)致疲勞裂紋源,給零件的安全帶來極大隱患,降低合金的使用壽命。針對(duì)某TC4鈦合金棒材產(chǎn)品低倍檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的黑色條紋缺陷,為準(zhǔn)確判斷缺陷類型,采用金相顯微鏡觀察金相組織,確定金相組織異常區(qū)域。然后用掃描電鏡分析了黑色條紋區(qū)富鉬貧鋁的化學(xué)成分偏析缺陷。通過顯微硬度測試,確定黑色條紋區(qū)域的成分偏析是非脆性偏析。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,根據(jù)上述方法可以有效地確定TC4鈦合金的成分偏析及其類型。并且確定這種類型的缺陷不會(huì)影響使用,并且可以在移除后交付。通過控制鈦合金鑄錠原料的選擇、材料混合、電極制備和熔煉過程中的電壓和電流,可以減少或消除此類缺陷。鈦合金的偏析根據(jù)偏析部位與正常區(qū)硬度的不同,可分為硬偏析(硬度高于正常區(qū),也叫脆性偏析)和軟偏析(硬度低于正常區(qū),也叫非脆性偏析)。如果產(chǎn)品中只有非脆性偏析,且所有性能符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求,則在偏析消除后,產(chǎn)品仍可交付使用。脆性離析不允許拆除后交付,應(yīng)分批丟棄。
A.對(duì)于目測發(fā)現(xiàn)的TC4鈦棒黑色條紋缺陷,通過金相顯微鏡觀察組織,缺陷區(qū)域與正常區(qū)域差別不大,無法判斷缺陷類型;此外,通過掃描電子顯微鏡分析鈦棒的缺陷區(qū)域的化學(xué)成分,發(fā)現(xiàn)缺陷區(qū)域是富含重且貧鋁的化學(xué)元素偏析。最后結(jié)合顯微硬度測試,確定TC4鈦棒的偏析類型為富鋁貧鋁的非脆性偏析。通過顯微組織觀察、微區(qū)成分分析和顯微硬度測試,可以有效地確定TC4鈦合金的成分偏析及其類型。
B.TC4鈦合金棒材中的偏析為富重貧鋁的非脆性偏析,不影響使用,切割后可連續(xù)輸送;通過控制原料選擇、混合和電極制備參數(shù)以及熔煉過程中的電壓和電流,可以減少或消除這種缺陷。