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钛环、钛饼、靶块等钛合金锻件探伤易出现的缺陷

来源:      2019-7-24 11:28:53      点击:

  钛合金比重小(约4.5)、熔点高(1600℃左右)、塑性好,具有比强度高、耐蚀性强,能在高温下长期工作(目前热强钛合金已用于500℃)等优点,因而已经越来越多地用作飞机和飞机发动机的重要承载部件,除了钛合金材料的锻件外,还有铸件、板材(如飞机蒙皮)、紧固件等等。现代国外飞机上采用钛合金的重量比已经达到30%左右,可见钛合金在航空工业上的应用有着广阔的前途。当然,钛合金也存在如下缺点:例如变形抗力大、导热性差、缺口敏感性较大(1.5左右)、显微组织的变化对机械性能影响较显著等,从而导致在冶炼、锻造加工和热处理时的复杂性。因此,采用无损检测技术以保证钛合金制品的冶金和加工质量,就是一个很重要的课题。以下主要介绍钛合金锻件探伤中易出现的缺陷:

  1、偏析型缺陷

  除了β偏析、β斑、富钛偏析及条状α偏析外,最危险的是间隙型α稳定偏析(I型α偏析),其周围常伴有细小的孔洞、裂纹,含有氧、氮等气体,脆性较大。还有富铝型α稳定偏析(II型α偏析),也因伴有裂纹并有脆性而构成危险性缺陷。

  2、夹杂物

  多是高熔点、高密度的金属夹杂物。由钛合金成分中高熔点、高密度元素未充分熔化留在基体中形成(例如钼夹杂),也有混在冶炼原材料(特别是回收材料)中的硬质合金刀具崩屑或不适当的电极焊接工艺(钛合金的冶炼一般采用真空自耗电极重熔法),例如钨极电弧焊,留下的高密度夹杂物,如钨夹杂,此外还有钛化物夹杂等。

  夹杂物的存在容易导致裂纹的发生与扩展,因此是不允许存在的缺陷(例如苏联1977年的资料中规定,钛合金X射线照相检查时发现直径0.3~0.5mm的高密度夹杂物就必须予以记录)。

  3、残余缩孔

  见实例。

  4、孔洞

  孔洞不一定单个存在,也可能呈多个密集存在,会使低周疲劳裂纹扩展速度加快,造成提前疲劳破坏。

  5、裂纹

  主要指锻造裂纹。钛合金的粘性大,流动性差,加上导热性不好,因而在锻造变形过程中,由于表面摩擦力大,内部变形不均匀性明显以及内外温差大等,容易在锻件内部产生剪切带(应变线),严重时即导致开裂,其取向一般沿最大变形应力方向。

  6、过热

  钛合金的导热性较差,在热加工过程中除了加热不当造成锻件或原材料过热外,在锻造过程中还容易因为变形时的热效应造成过热,引起显微组织变化,产生过热魏氏组织。