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的重要結構件，如機翼葉片和航空發動機盤等。由于TC4鈦棒是兩相鈦合金，如果微區成分不均勻，必然會引起宏觀組織及顯微組織的異常，從而導致異常區域與正常區域硬度的顯著差異，使材料在整體上表現為性能不均勻，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現的黑條紋缺陷問題，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域;再用掃描電鏡分析黑條紋區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。可通過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硬度的高、低差別分類，可將其分為硬偏析（硬度高于正常區，又稱脆性偏析）與軟偏析（硬度低于正常區，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。