分享：钛合金在金相检验中的常见缺陷
刘卫东,张 (中国航发航空科技股份有限公 俊 司,成都 610500)
摘 要:对钛合金零部件在日常生产过程中发现的缺陷进行分类和总结,选取其中的典型缺陷 案例进行宏观观察、金相检验、显微硬度测试、扫描电镜及能谱分析和电子探针显微分析。结果表 明:钛合金零部件常见的缺陷有清晰晶、应变线、偏析、过热过烧及 进行分析,为相关人员在钛合金的检验检测过程中对缺陷性质的判 α 定 层 提 等 供 。 了 对 参 不 考 同 。 缺陷的产生原因
关键词:钛合金;清晰晶;应变线;偏析;过热过烧;α层
中图分类号:TG131 文献标志码:A 文章编号:1001-4012(2022)09-0014-06
钛合金具有高的比强度和良好的耐腐蚀性能, 在航空航天领域得到了广泛的应用,现已成为航空 发动机中的主要结构材料之一。钛合金的质量轻, 故随着航空发动机推重比的提高,钛合金的使用量 也在不断增大[1-3]。对于大多数近α和(α+β)两相 钛合金而言,为了获得较好的塑性,通常采用的都是 常规的两相区锻造,而对于一些需要获得较高断裂 韧性的零件,通常采用β锻或准β锻的方法[4-5]。但 在日常生产过程中,不正确的锻造工艺往往会使钛 合金及其制品出现缺陷,钛合金常见的锻造缺陷有 组织过热及不均、孔洞、裂纹等,这些缺陷将大大降 低钛合金锻件的力学性能,进而给产品的使用带来 潜在危险[6-7],因此,需要加强对钛合金的生产过程 中的检验。在钛合金锻件的常规低倍检验以及金相 检验过程中,经常会发现一些超标或标准未明确规 定的目视缺陷,如某 TC2 环形自由锻件按照 GJB 2744—2007《航空用钛及钛合金锻件规范》检查其 腐蚀后的表面低倍形貌,标准中没有对半清晰晶的 允许情况进行说明,需要检测部门进行缺陷性质的 判定,以便质检部门对产品作出合格与否的结论。 笔者归纳总结了钛合金零部件在日常生产过程中发 现缺陷的类型,并对不同缺陷进行了相应的金相检 验,以供相关人员在日常检验检测过程中参考。
1 典型案例分析
1.1 TC1环形锻件的粗晶
TC1钛合金经过下料150mm(直径)→两相区 加热→自由锻→退火,最终抽检1件产品,对其进行 常规低倍检验,发现存在粗晶。 按照 GB/T5168—2008 《α-β钛合金高低倍组 织检验 方 法》,用 20% (体 积 分 数,下 同)硝 酸 + 12%氢氟酸 水 溶 液 对 锻 件 的 低 倍 试 样 进 行 侵 蚀然后观察试样的显微组织形貌,结果如图1所示。 由图1可知,试样有明显的清晰晶缺陷,原始β晶 界上存在连 续 且 平 直 的 晶 界 α相,其 形 成 原 因 是 该批原材料β相变点测试值偏高,锻造加热炉局部 超温,导致了 TC1钛合金锻造温度过高,从而产生 了清晰晶。
1.2 TC2卡箍和整流叶片的锻造应变线
TC2卡箍和整流叶片经机加后进行金相检验, 发现在零件表面存在周向和纵向的亮条缺陷显示, 其宏观形貌如图2所示。 从 TC2卡箍和整流叶片分别取样,并对其进行 金相检验,结果如图 3,4 所示。由图 3 可知,TC2 卡 箍亮条缺陷处的显微组织存在明显的方向性,放 大后观察,可见其组织较细密。由图 4 可知,TC2 整流叶片亮条缺陷处的显微组织同样存在明显的方 向性,α和β相均呈拉长形貌,整流叶片周围正常区 域的显微组织为等轴组织。
