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TC11鈦棒/鈦合金棒低倍白亮塊的技術處理方法

發布日期:2019-06-05  瀏覽次數:195
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  TC11是一種綜合性能良好的α+β型熱強鈦合金,通過采用α+β區熱變形和熱處理,TC11合金的最高長期工作溫度可達500℃,是我國航空應用較廣的高溫合金,主要用于制造航空發動機的壓氣機盤、葉片、鼓筒等零件,也可用于制造飛機結構件。該合金還具有良好的熱加工工藝性,可以生產鈦棒材,鈦鍛件,醫用鈦棒等。
  TC11鈦合金產品內部質量的好壞將直接影響航空發動機和飛機的使用可靠性。目前,寶雞各鈦廠在對TC11鈦合金產品的內部質量進行檢驗時,常規采用的方法為超聲波探傷。但是,超聲波探傷對缺陷的檢測具有一定的局限性。在實際生產中,對某批次的TC11鈦合金棒進行超聲波探傷時,并未發現異常,但在進行低倍檢驗時卻發現棒材中心有白亮塊出現。科研人員通過采用金相檢測及能譜分析等方法,對白亮塊形成的原因進行了分析,對后期的鈦合金產品生產將具有一定的指導作用。
  試驗所用的材料為經過三次真空自耗熔煉的Φ750mm鑄錠,通過β相區進行兩鐓兩拔后,再在α+β相區進行一次鐓粗和多火次拔長所得的Φ230mm棒材,棒材按標準要求進行了雙重退火熱處理。車光的棒材采用超聲波進行探傷后未發現有任何異常。對棒材取樣進行低倍檢驗時,發現低倍試樣上出現亮銀色的斑點,在棒材同一位置繼續取樣檢驗低倍時,同一部位仍然存在白亮塊,說明白亮塊為連續性缺陷。為分析白亮塊產生原因,在白亮塊部位制取一個試樣,分別采用金相顯微鏡、掃描電鏡和能譜儀進行金相檢驗和微區成分分析;同時在有白亮塊的低倍試樣上,分別在白亮塊處和白亮塊附近取樣進行室溫拉伸檢驗,以分析白亮塊對鈦棒材室溫拉伸性能的影響。試驗結果表明:
  (1)通過高倍檢驗,發現白亮塊處的α相含量明顯低于β相含量,且白亮塊與基體間沒有明顯的界限,因此可判定白亮塊是由于成分偏析造成。而進一步通過能譜分析后發現,白亮塊處的Al、Mo、Zr、Si合金元素含量明顯低于基體含量,而Ti含量則明顯高于基體含量。因此,可確定白亮塊即是由于Al、Mo、Zr、Si合金元素的偏析造成,屬富鈦偏析,為冶金缺陷。
  (2)結合偏析具有一定深度的現象,可確定該偏析是由于混料不均勻造成。由于真空自耗熔煉過程為區域性熔煉,熔化和凝固同時在發生,熔煉均勻化效果相對較差。因此,若原材料混合不均勻時,即有可能出現熔煉后鑄錠成分不均勻的問題,從而產生偏析。
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