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TC11鈦合金鍛棒低倍白亮塊缺陷分析與探討

2021-12-18 16:48 作者:上海榮昆金屬制品公司  | 我要投稿

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(qū)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(yīng)用較廣的高溫鈦合金,主要用于制造航空發(fā)動機的壓氣機盤、葉片、鼓筒等零件,也可用于制造飛機結(jié)構(gòu)件。該合金還具有良好的熱加工工藝性,可以生產(chǎn)棒材、鍛件、和模鍛件等。

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(qū)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(yīng)用較廣的高溫鈦合金,主要用于制造航空發(fā)動機的壓氣機盤、葉片、鼓筒等零件,也可用于制造飛機結(jié)構(gòu)件。該合金還具有良好的熱加工工藝性,可以生產(chǎn)棒材、鍛件、和模鍛件等。

TC11鈦合金產(chǎn)品內(nèi)部質(zhì)量的好壞將直接影響航空發(fā)動機和飛機的使用可靠性。目前,各生產(chǎn)廠家在對TC11鈦合金產(chǎn)品的內(nèi)部質(zhì)量進行檢驗時,常規(guī)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(chǎn)中,對某批次的TC11鈦合金鍛棒進行超聲波探傷時,并未發(fā)現(xiàn)異常,但在進行低倍檢驗時卻發(fā)現(xiàn)棒材中心有白亮塊出現(xiàn)。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(chǎn)品生產(chǎn)將具有一定的指導(dǎo)作用。

試驗所用的材料為經(jīng)過三次真空自耗熔煉的Φ750mm鑄錠,通過β相區(qū)進行兩鐓兩拔后,再在α+β相區(qū)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(fā)現(xiàn)有任何異常。對棒材取樣進行低倍檢驗時,發(fā)現(xiàn)低倍試樣上出現(xiàn)亮銀色的斑點,在棒材同一位置繼續(xù)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(xù)性缺陷。為分析白亮塊產(chǎn)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(qū)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,以分析白亮塊對棒材室溫拉伸性能的影響。試驗結(jié)果表明:

(1)通過高倍檢驗,發(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn),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(jié)合偏析具有一定深度的現(xiàn)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(qū)域性熔煉,熔化和凝固同時在發(fā)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(xiàn)熔煉后鑄錠成分不均勻的問題,從而產(chǎn)生偏析。

(3)白亮塊處的室溫拉伸性能指標遠低于正常部位的指標。


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