TC4钛合金是目前用处最广的两相钛合金，由密排六方结构的 α 相和体心立方结构的 β 相组成。拥有比强度高、耐蚀性好，抗委顿和抗裂纹扩大能力强蹬着异机能，使其在航空航天、船舶造作、石油化工、生物医疗等多个领域得到宽泛利用，尤其航空发起机叶片和涡轮盘等大多选取 TC4 钛合金资料 ［ 1-2 ］ 。
钛合金加工资料的造作过程蕴含熔炼、铸造或轧造及热处置等，其中导致成吩飓析的重要成分在钛合金的熔炼过程。成吩飓析在后续加工中极其容易引起显微组织的异常，这种异常以至缺点区域与正常区域硬度值分歧，继而导致机能的不均匀 ［ 3-4 ］ 。在零部件长功夫服役过程中容易萌生委顿裂纹源，降低产品的使用寿命，严沉时即便在正常载荷使用领域内也可导致零件产生瞬时断裂。因而，为确保资料的安全性和靠得住性，文章对此类缺点进行了检验分析与判断，并对其成因进行了分析，旨在提高产品的质量，优化出产过程 ［ 5 ］ 。
1、 实 验
1.1 尝试资料
以 TC4 合金名义成分配料，通过真空自耗炉熔炼，经过轧造成 δ25mm 厚板材。原料取样分析化学成分，了局切合 GB/T3620.1《钛脊合金商标和化学成分》尺度要求，了局见表 1。选取 CTS-9002PLAS 超声波探伤仪进行检测时，仪器显示波形出现多条异常峰值，确定此区域可能存在缺点，超声探伤见图 1。在板材上对此区域进行取样，进行越发深刻地分析。
1.2 尝试设备
选取 ZEISSObserverZ1m 科研级光学金相显微镜，观察经侵蚀后（侵蚀剂 5%HF+10%HNO3+85H2O）资料的显微组织。选取 WilsonVH1150 维氏硬度计进行区域硬度分析，载荷 1kg，加载功夫 15s。选取 JSM6480 扫描电镜进行表表描摹观察，并对微区成分进行能谱分析。
2 、了局与分析
2.1 组织分析
沿延轧造方向逐层对缺点地位纵剖面进行低倍组织分析，图 2 为经侵蚀（侵蚀剂 10%HF+25%HNO3 +85H2O）后的宏观组织照片。宏观组织显示，板材厚度1/2 层处存在条形亮斑，且沿轧造方向向两侧延长散布，其周边组织流线沿缺点表形散布 ［ 6 ］ 。
图 3 为 TC4 钛合金板材正常区域显微组织状态。
从图 3 中可见，正常区域为 β 基体上的等轴 α 和拉长 α组织，切合 TC4 作为 α+β 两相钛合金的组织特点。图 4为过渡区域显微组织。图 5 为 TC4 钛合金板材缺点区域分歧地位的显微组织状态。图 5a 组织为单相称轴 α 组织，图 5b 为单相称轴 α+片层状 α 组织。观察图 5 照片中组织，未发现存在 β 相，分析可得，缺点区域应该存在成分的差距，从而导致组织上的异 ；。
2.2 显微硬度测试
别离测试正常区域和缺点区域的显微维氏硬度，测试了局如表 2。数据显示，正常区域硬度值在 TC4 维氏硬度值正常领域内，缺点区域硬度值显著低于正常区域，低于正常区域约 17%，属于软偏析。
2.3 扫描电镜及能谱分析
图 6 和表 3 别离为正常区域和缺点区域扫描电镜组织描摹和能谱成分分析了局。从表 3 中可见，正常区域成分靠近 TC4 理论值，缺点区域钒（V）元素含量为0.37%，与正常区域相较含量极低，Al 含量略高于正常值，钛（Ti）元素含量 92.47%显著高于正常值，由此能够判定此缺点属于较为显著的富钛偏析 ［ 7-8 ］ 。
2.4 讨 论
在钛合金元素作用中，V 元素属于 β 相不变元素，起到固溶强化 β 相的作用，Al 元素属于 α 相不变元素 ［ 9 ］ 。偏析区域这衷於钒富铝富钛的元素浓度，会促使组织向 α 相的转变，与图 3 中 α+β 组织和图 4 中单相 α组织的描摹结论相符 ；谧柿暇Ц癖湫问蔽淮碜暄，两相结构会故障晶格的滑移，使其拥有更高的强度和硬度，与正常区域两相组织显微硬度高于偏析区域单相组织硬度的了局一致。同时，由于成吩飓析和后续热变形加工作用，偏析区域沿轧造方向成亮条散布。
在钛合金熔炼过程中，多选取真空自耗电弧炉熔炼（VAR）。此步骤将海绵钛与中央合金充分混料后压造成电极块，并通过焊接造备成可供溶解的电极棒，经屡次真空熔炼得到钛合金铸锭。熔炼过程中提高压块的质量，节造好凝固过程相应工艺参数，能有效地削减宏观偏析，尤其冷却速度、液体金属的搅动、电流加热温度等 ［ 10-11 ］ 。同时，若熔炼原料海绵钛和中央合金等配料的粒度不均，也会造成合金元素散布不均，导致部门区域元素的富集或者贫化，造成偏析缺点及组织和机能的差距化 ［ 12 ］ 。因而，在熔炼过程中需加强海绵钛和中央合金的复检，提高电极压造质量，严格节造相应的工艺流程和参数。
3、 结 论
（1）通过组织观察、显微硬度测试及扫描电镜能谱分析，此缺点属于熔炼过程节造不当引起的富钛偏析。
（2）提高熔炼工艺的不变性、原料粒度的均匀性及电极压块的致密度，可有效降低宏观偏析的形成。
参考文件
［1］曹春晓.钛合金在大型运输机上的利用［J］.罕见金属快报，2006，25（1）：17-21.
［2］北京航空资料钻研院.航空资料技术［M］.北京：航空工业出版社，2013.
［3］高平，赵永庆，毛幼南，等.钛合金铸锭偏析法规的钻研进展［J］.钛工业进展，2009，26（1）：1-5.
［4］何春艳，祝建雯，朱康平.α-β 两相钛合金棒材常见偏析缺点分析［J］.理化检验（物理分册），2013，49（4）：247-250+254.
［5］陶春虎.航空用钛合金的失效及其预防［M］.北京：国防工业出版社.2002.
［6］刘卫东，张俊.钛合金在金相检验中的常见缺点［J］.理化检验（物理分册），2022，58（9）：14-19.
［7］张利军，何春艳，薛祥义，等.钛合金冶金缺点事俘分析［J］.理化检验（物理分册），2013，49（12）：819-822+826.
［8］张飞奇，孙宝洋，李晗嫣，等.TA15 钛合金真空自耗电弧熔炼过程中的富钛偏析钻研［J］. 钛工业进展，2019，36（3）：38-41.
［9］吴欢，赵永庆，葛鹏，等.β 不变元素对钛合金 α 相强化行为的影响［J］.罕见金属资料与工程，2012，41（5）：805-810.
［10］邹武装.钛脊合金真空自耗熔炼过程中关键参数节造分析［J］.钛工业进展，2011，28（5）：41-44．
［11］靖振权，孙彦辉，刘睿，等. 钛合金 TC4 真空自耗熔炼工艺参数对宏观偏析影响［J］.罕见金属资料与工程，2023，52（3）：815-822.
［12］李明宇，杨树峰，刘威，等. 真空自耗熔炼钛合金的偏析缺点及节造钻研进展［J］.中国冶金，2023，33（9）：1-10+18.
有关链接
