钛合金的常见缺陷及其控制
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断口表面上的缺陷形貌
二.近年来钛合金典型失效案例-案例五
缺陷处金相形貌
二.近年来钛合金典型失效案例-案例五
分析结论：
1. 螺钉的断裂性质相同，均为脆性断裂； 2. 内部存在缺陷是螺钉断裂的主要原因； 3. 螺钉的内部缺陷是在热加工工艺（熔炼、锻造等） 过程中形成的。
二.近年来钛合金典型失效案例-案例六
二.近年来钛合金典型失效案例-案例五
TB3钛合金螺钉断裂失效分析
M4×10和M4×14两种不同规格钛合金螺钉在使用
限力扳手进行装配预紧时，在达到规定的扭转力矩之 前，各有两螺钉发生断裂。两规格螺钉材料均为TB3钛 合金，钛丝生产工艺过程为：真空冶炼→锻造→轧制 →冷拉→真空退火除氢检验。
二.近年来钛合金典型失效案例-案例五
20034172M三级静子内环缺陷分析
2004年9月，某公司生产的三级静子内环毛坯在机 加工后进行X光探伤，发现有呈线形的缺陷显示，缺陷位 于铸件补焊处，三级静子内环为ZTC4铸造后经热等静压 成型，在对铸件的X光检查过程中曾发现过一处内部缺陷， 后将该处缺陷铣削清除后进行了重新补焊。
二.近年来钛合金典型失效案例-案例六
二.近年来钛合金典型失效案例-案例三
管材内表面上花斑及裂纹形貌
二.近年来钛合金典型失效案例-案例三
内表面一侧
从内表面起源的裂纹金相形貌
二.近年来钛合金典型失效案例-案例三
分析结论：
1. TA15钛合金管材轴向裂纹是从内表面的花斑处线状
起源，向外表面扩展，为晶间开裂特征； 2. 内表面局部短时超温形成的花斑和表层残余拉应力 的共同作用导致了管材表面裂纹的产生； 3. 花斑的形成可能与管材表面的污染有一定的关系。
二.近年来钛合金典型失效案例-案例一
TB6钛合金旋翼主桨毂中央件断裂分析
某型飞机钛合金旋翼主桨毂中央件试验件在经历500h（低 周载荷谱50块）低周疲劳试验后，在高周疲劳试验进行至20h （11.5万次）时，在轴承U形槽圆弧过渡处发生断裂，高周疲 劳寿命远未达到疲劳试验大纲的要求，旋翼材质为TB6钛合金 锻件。
20034172M三级静子内环缺陷位臵
二.近年来钛合金典型失效案例-案例六
缺陷处的金相形貌
二.近年来钛合金典型失效案例-案例六
夹杂物处的断口形貌
二.近年来钛合金典型失效案例-案例六
分析结论：
三级静子内环中缺陷为钨夹杂，夹杂来自补焊工序，钨 夹杂应是补焊过程中意外进入熔池的钨电极碎块。
表面“白斑”的宏观形
貌
二.近年来钛合金典型失效案例-案例二
基体处正常金相组织
“白斑”处金相组织
二.近年来钛合金典型失效案例-案例二
分析结论：
1. 低倍试样 “白斑”区性质相同，均为轻微烧伤所致；
2. “白斑”区和正常基体部位微区化学成分无明显差异， 未见金属或非金属夹杂缺陷； 3. 造成其表面出现轻微烧伤与前期低倍试样加工过程中 的磨削有关。
二.近年来钛合金典型失效案例-案例二
TC18钛合金上扭力臂表面“白斑”分析
2008年4月10日，某厂委托中国航空工业失效分析 中心对钛合金锻件低倍试样上出现的异常“白斑”区 进行分析，该上扭力臂的材料牌号为TC18钛合金。
二.近年来钛合金典型失效案例-案例二
表面存在“白斑” 的试样外观
二.近年来钛合金典型失效案例-案例二
二.近年来钛合金典型失效案例-案例一
断裂处
失效钛合金旋翼主桨毂中央件外观
二.近年来钛合金典型失效案例-案例一
源区处的熔滴形貌
二.近年来钛合金典型失效案例-案例一
源区处熔滴表面形貌
二.近年来钛合金典型失效案例-案例一
分析结论：
1. 中央件断裂性质为高周疲劳断裂，裂纹萌生应力较小； 2. 钛合金表面的熔滴是导致疲劳裂纹萌生的原因； 3. 建议进一步查找钛合金熔滴的来源。
二.近年来钛合金典型失效案例-案例三
TA15钛合金管材开裂失效分析
某批次 TA15 钛合金管材经热校形加工后入库，在放
臵一段时间后检查发现该批次多件管材表面上存在轴向 裂纹。基本加工工艺过程为：板材→卷筒→焊接 →620℃去应力退火→冷胀形→热校形→车边。
二.近年来钛合金典型失效案例-案例三
开裂的TA15钛合金管材外观
二.近年来钛合金典型失效案例-案例四
TC4钛合金螺钉断裂失效分析
某构件装配时，需装4个螺钉，在安装最后一个螺 钉时，该螺钉发生了断裂，该螺钉的材料为TC4钛合 金。失效分析结果表明，螺钉的断裂的主要原因是螺 钉内含有异常的富Zn夹杂。
二.近年来钛合金典型失效案例-案例四
螺钉断口上异常的富Zn夹杂
断口表面上的缺陷形貌
二.近年来钛合金典型失效案例-案例五
缺陷处金相形貌
二.近年来钛合金典型失效案例-案例五
分析结论：
1. 螺钉的断裂性质相同，均为脆性断裂； 2. 内部存在缺陷是螺钉断裂的主要原因； 3. 螺钉的内部缺陷是在热加工工艺（熔炼、锻造等） 过程中形成的。
二.近年来钛合金典型失效案例-案例六
二.近年来钛合金典型失效案例-案例五
TB3钛合金螺钉断裂失效分析
M4×10和M4×14两种不同规格钛合金螺钉在使用
限力扳手进行装配预紧时，在达到规定的扭转力矩之 前，各有两螺钉发生断裂。两规格螺钉材料均为TB3钛 合金，钛丝生产工艺过程为：真空冶炼→锻造→轧制 →冷拉→真空退火除氢检验。
二.近年来钛合金典型失效案例-案例五
20034172M三级静子内环缺陷分析
2004年9月，某公司生产的三级静子内环毛坯在机 加工后进行X光探伤，发现有呈线形的缺陷显示，缺陷位 于铸件补焊处，三级静子内环为ZTC4铸造后经热等静压 成型，在对铸件的X光检查过程中曾发现过一处内部缺陷， 后将该处缺陷铣削清除后进行了重新补焊。
二.近年来钛合金典型失效案例-案例六
二.近年来钛合金典型失效案例-案例三
管材内表面上花斑及裂纹形貌
二.近年来钛合金典型失效案例-案例三
内表面一侧
从内表面起源的裂纹金相形貌
二.近年来钛合金典型失效案例-案例三
分析结论：
1. TA15钛合金管材轴向裂纹是从内表面的花斑处线状
起源，向外表面扩展，为晶间开裂特征； 2. 内表面局部短时超温形成的花斑和表层残余拉应力 的共同作用导致了管材表面裂纹的产生； 3. 花斑的形成可能与管材表面的污染有一定的关系。
二.近年来钛合金典型失效案例-案例一
TB6钛合金旋翼主桨毂中央件断裂分析
某型飞机钛合金旋翼主桨毂中央件试验件在经历500h（低 周载荷谱50块）低周疲劳试验后，在高周疲劳试验进行至20h （11.5万次）时，在轴承U形槽圆弧过渡处发生断裂，高周疲 劳寿命远未达到疲劳试验大纲的要求，旋翼材质为TB6钛合金 锻件。
20034172M三级静子内环缺陷位臵
二.近年来钛合金典型失效案例-案例六
缺陷处的金相形貌
二.近年来钛合金典型失效案例-案例六
夹杂物处的断口形貌
二.近年来钛合金典型失效案例-案例六
分析结论：
三级静子内环中缺陷为钨夹杂，夹杂来自补焊工序，钨 夹杂应是补焊过程中意外进入熔池的钨电极碎块。
表面“白斑”的宏观形
貌
二.近年来钛合金典型失效案例-案例二
基体处正常金相组织
“白斑”处金相组织
二.近年来钛合金典型失效案例-案例二
分析结论：
1. 低倍试样 “白斑”区性质相同，均为轻微烧伤所致；
2. “白斑”区和正常基体部位微区化学成分无明显差异， 未见金属或非金属夹杂缺陷； 3. 造成其表面出现轻微烧伤与前期低倍试样加工过程中 的磨削有关。
二.近年来钛合金典型失效案例-案例二
TC18钛合金上扭力臂表面“白斑”分析
2008年4月10日，某厂委托中国航空工业失效分析 中心对钛合金锻件低倍试样上出现的异常“白斑”区 进行分析，该上扭力臂的材料牌号为TC18钛合金。
二.近年来钛合金典型失效案例-案例二
表面存在“白斑” 的试样外观
二.近年来钛合金典型失效案例-案例二
二.近年来钛合金典型失效案例-案例一
断裂处
失效钛合金旋翼主桨毂中央件外观
二.近年来钛合金典型失效案例-案例一
源区处的熔滴形貌
二.近年来钛合金典型失效案例-案例一
源区处熔滴表面形貌
二.近年来钛合金典型失效案例-案例一
分析结论：
1. 中央件断裂性质为高周疲劳断裂，裂纹萌生应力较小； 2. 钛合金表面的熔滴是导致疲劳裂纹萌生的原因； 3. 建议进一步查找钛合金熔滴的来源。
二.近年来钛合金典型失效案例-案例三
TA15钛合金管材开裂失效分析
某批次 TA15 钛合金管材经热校形加工后入库，在放
臵一段时间后检查发现该批次多件管材表面上存在轴向 裂纹。基本加工工艺过程为：板材→卷筒→焊接 →620℃去应力退火→冷胀形→热校形→车边。
二.近年来钛合金典型失效案例-案例三
开裂的TA15钛合金管材外观
二.近年来钛合金典型失效案例-案例四
TC4钛合金螺钉断裂失效分析
某构件装配时，需装4个螺钉，在安装最后一个螺 钉时，该螺钉发生了断裂，该螺钉的材料为TC4钛合 金。失效分析结果表明，螺钉的断裂的主要原因是螺 钉内含有异常的富Zn夹杂。
二.近年来钛合金典型失效案例-案例四
螺钉断口上异常的富Zn夹杂