钛合金的常见缺陷及其控制
钛合金中的β斑点及其研究方法
钛合金中的β斑点及其研究方法
β斑点是钛合金中常见的一种缺陷，通常呈圆形或椭圆形，颜色较深，直径约为1-20微米。
它是由钛合金中的β相（TiAl）在冷却过程中形成的，由于β相的硬度和脆性较高，因此β斑点的存在会降低钛合金的强度和韧性。
研究β斑点的方法主要包括以下几种：
1. 光学显微镜观察法：通过光学显微镜观察样品表面和截面，可以发现β斑点的位置、大小和形状等特征。
2. X射线衍射法：利用X射线衍射技术可以确定β斑点的成分和晶体结构，从而进一步了解其形成机制。
3. 扫描电子显微镜(SEM)观察法：通过SEM观察样品表面形貌和微观结构，可以更加清晰地看到β斑点的细节信息。
4. 拉伸试验法：通过对含有β斑点的钛合金进行拉伸试验，可以评估其力学性能和断裂行为，进而推断出β斑点对材料性能的影响程度。
钛合金管路连接件氩弧焊常见缺陷及控制
时最常见 的缺 陷 ， 占钛 合金 整个 焊接 缺 陷 的 ７ ％ 以 它 ０ 上 。形成气孔 的因素很 多 ， 一般认 为 ： 氢气是 引起气 孔
的主要原因。在焊缝金属冷却过程中， 氢的溶解度会
发生变化 ， 如焊接区周围气 氛 中氢 的分压 较高 时 ， 焊缝 金属 中的氢 不 易 扩散 逸 出 ， 聚 集 在 一起 形 成 气 孔 。 而 当焊缝 中碳 氧含 量超 标 时 ， 二者 反应 生成 的一氧 化碳
相应的保 护措施 。中断焊 接时 ， 操作人 员在收弧后 ， 等 焊 接表面温度降到 １０℃ 以下 、 色 变为 银 白色 为止 ， ０ 颜 停止 通氩气 。
（） ８ 焊接后尽快 真空去应力退火 。
（ 收稿 日期 ２ ０ ０ １ ０ ５ １ ０）
（） ４ 避免钨极与熔池接触 ， 定期打磨钨极 ， 尽量减 少钨极的自然脱落。
气体也 可 导 致产 生气 孔 。随 着焊 接 电流 和 焊 速 的增 加， 气孔 有增加的倾 向。
（） １ 钨极脱落 或焊 前未 清理 干净 杂 质造 成焊 接接 头夹杂 。夹 杂主要 为夹钨 ， 造成 夹钨 主要有 两个 原 因 ：
钨极在焊接 时与熔 池接触 ， 形成 短路 ， 电流 作用下 脱 在
（ ） 缝有形 成气 孔 的倾 向。气孔 是钛 合金 焊接 ４焊
钛合金 Ｔ ４属 于 ＋ 型钛铝钒合金 ， ２种 晶格 Ｃ 有 结构 ：８ ８ ２℃以下为密排 六方 晶格 结构 ， 称为 钛 ；８ ８２
℃ 以上为体心立 方晶格结构 ， 为 钛 。 材料在熔 融 称 该
状态下具有 较 高 的活 泼 性 ， 易与 氮 、 、 等杂 质 亲 极 氧 氢 和 ， 杂质污染 后 会 引起 脆化 。钛 合金 焊 接 的常 见 缺 受 陷主要有夹杂 、 焊接接头脆 化 、 焊接 接头裂 纹 和焊接接
钛材管件一管子对焊常见缺陷及防范措施
钛材管件一管子对焊常见缺陷及防范措施1 概述钛装备主要应用于石油、化工和热能电站等工业部门。
而钛管件(如弯头、三通及异径管等)与管子的连接是其重要组成部分。
根据多次调查，钛装备(由于有其特殊的使用性能。
应用日益广泛)中管件与管子连接处事故率较高，这与该处断面工况条件陡变。
受力较为恶劣有关。
2 材料焊接缺陷分析2．1 性能与特点钛在885℃时发生同素异构转变。
在885℃以下为密排六方晶格结构，称为a钛(工业纯钛为此类，本文重点研究对象)。
在885℃以上为体心立方晶格结构，称为J3钛。
钛合金的同素异构转变温度则随加入的合金元素种类和含量不同而变化。
工业纯钛根据其杂质(主要是氧和铁)含量以及由此而引起的强度差别分为TA1、TA2、TA3三个牌号。
它们具有良好的耐蚀性、塑性和韧性，但对其加工性、焊接性要求较高。
2．2 焊接缺陷及其形成机理(1)焊接气孔钛材焊接中，易于发生气孔。
(2)脆裂与过热氢是钛中最有害的元素之一，它能降低钛的塑性与韧性，导致脆裂。
若母材或焊接材料中含氢量较大，则应预先作脱氢处理。
钛在600℃以上就会急剧地和氧、氮化合，生成二氧化钛和氮化钛(硬度极大)。
当加热到800℃以上，二氧化钛即溶解于钛中并扩散深入到金属钛的内部组织中去，形成0．01～0．08 mm的中间脆性层。
温度越高，时间越长，氧化、氮化也越严重，焊接接头的塑性就会急剧降低。
此外，钛还易与碳形成脆性的碳化物，降低塑性和可焊性。
(3)焊接热温波裂纹常见金属焊接裂纹有热裂纹、冷裂纹、再热裂纹与层状撕裂裂纹等，焊接热温波裂纹是近年来发现的又一种新裂纹。
即焊缝处经过反复多次加热与冷却后而形成的一种裂纹，其发展趋势最终为断裂。
它多发生在厚壁管件一管子的多层多道焊焊缝区域上(主要在熔合区附近)或焊缝修补之处。
其特征是裂纹区域材质性能发生变化(尤其是塑性、韧性降低)，晶粒松弛，晶格歪扭。
有局部硬化现象，有时裂纹旁边伴有若干更细微裂纹。
它发生的滞后性强，其隐蔽性危害性比冷裂纹更大。
钛合金结构件激光焊典型焊接的主要缺陷及其控制技术关键
钛合金结构件激光焊典型焊接的主要缺陷及其控制技术关键摘要：钛合金结构件的激光焊接是一项关键的制造工艺，在航空航天、医疗设备和其他高能领域中得到了广泛的应用，但是在钛合金结构件的激光焊接中，对于主要焊接缺陷的控制也是至关重要的，因为这些缺陷可能导致结构件的性能下降、寿命减短，甚至可能引发严重的事故，掌握焊接质量控制的关键技术，对于确保最终产品的质量和安全具有重要的作用。
本文将详细概述激光焊接中的典型焊接缺陷，讨论如何通过调整相应的影响因素来有效的控制这些缺陷，最后，将总结这些技术的重要性，强调在钛合金构件激光焊接中确保高质量和可靠性的必要性。
关键词：钛合金结构件；激光焊；控制技术钛合金结构件的激光焊接是一项复杂而关键的工艺，广泛的应用到众多高性能的领域。
尽管激光焊接具有高精密度和高效率的优势，但是在实际操作的过程当中仍然会受到各种因素的影响出现焊接缺陷，这些缺陷可能对最终的产品质量和性能产生重大的影响。
为了更好的去避免缺陷的产生，需要了解激光焊接的原理和钛合金的特性，深入研究如何通过合适的焊接参数、气氛管理、后处理工艺等关键技术来控制和减少缺陷的发生。
一、钛合金结构件激光焊接典型焊接的主要缺陷（一）气孔气孔是焊接过程中常见的焊接缺陷之一，它对焊接的影响是十分重大的，气孔的存在会降低焊接的强度和韧度，使焊缝更容易出现脆性的断裂，我于高性能应用而言具有很大的危险性[1]。
气孔还可能成为腐蚀的入口点，降低焊接部位的腐蚀性能，尤其是对于钛合金等易于氧化的材料。
气孔还会影响焊接部位的密封性，使焊接部位的密封性能下降，航空航天和医疗设备对焊接部位密封性具有很严格的要求，这样才能保证产品的质量。
气孔的存在还会导致焊接区域的热传导性能下降，影响焊接部位结构的温度分布，对于高性能应用中的零部件来说是十分不利的。
（二）温度梯度温度梯度在激光焊接过程中是一个重要的物理现象，它指的是焊接区在焊接时和冷却时的温度差异。
温度梯度可能会导致焊接部件发生热应力，特别是在焊接过程中迅速升温和冷却的情况下，这种应力可能导致结构件产生变形或开裂，不均匀的温度梯度可以引起热应力，导致焊接区域的变形和应力集中，控制温度梯度是减少热应力和变形的关键。
钛合金（TA2）焊接缺陷的预防与控制
钛合金（TA2）焊接缺陷的预防与控制赵双生;毛继全【摘要】热交换器需要用钛合金(TA2)材料来制作，这种材料具有密度低、强度高、耐腐蚀、性能优等特点。
它主要运用于航空、航天、造船、石油、化工和机械制造领域。
但是钛合金(TA2)的活泼性较强，在焊接过程中对温度、保护气体、施焊环境等方面的要求比较严格。
稍有不慎，将给焊接质量造成不利的影响，产生焊接缺陷。
笔者在参与制作、安装热交换器的施工过程中，提出了防止和控制热交换器产生焊接缺陷的措施。
在一定程度上使焊接缺陷得到有效的控制，保证了热交换器的焊接质量，对钛合金(TA2)的焊接有一定的借鉴意义。
【期刊名称】《产业与科技论坛》【年(卷),期】2014(000)005【总页数】2页(P96-97)【关键词】钛合金(TA2);氩弧焊;保护气体;焊接质量【作者】赵双生;毛继全【作者单位】云南锡业职业技术学院;云南锡业职业技术学院【正文语种】中文一、项目概述云锡中心试验所在盐酸再生中试项目的建设中，需要制作、安装一套热交换器。
制作材料为钛合金(TA2)，板厚为4mm、管为DN40x4。
钛合金(TA2)材料是以钛为基体加入其他合金元素组成的合金。
这种材料由于具有密度低(约4.5g/cm3，仅为钢的 60%)，抗拉强度高(441 ～1，470MPa)，耐高温(熔点为1，668°C)，抗强酸，抗强碱，工艺性能好等优点，是较为理想的航空航天工程结构材料。
近年来，它逐步运用于航空、航天、造船、石油、化工和机械制造领域。
在之前，我们还没有焊接过钛合金(TA2)这种材料。
查阅有关钛合金(TA2)的焊接技术资料。
得知:它在高温下对氢、氧、氮等气体有极大的亲和力;吸收、溶解气体的能力较强。
在焊接过程中，如果这些气体被熔池吸收后，将会直接引起焊接接头脆化，使其冲击性能显著降低;严重时产生气孔、裂纹。
所以在施焊过程中，如何采取有效的预防和控制措施，保证热交换器的焊接质量，达到设计要求，是热交换器制作、安装的关键环节。
钛合金常见缺陷及其控制PPT课件
腐蚀通常是由于环境中的化学物质与钛合金发生反应引起的。腐蚀会导致钛合金的表面 损伤和结构完整性受损，从而降低其承载能力和耐久性。在海洋环境、化工设备和高温 高压等恶劣条件下，钛合金的腐蚀问题尤为突出。为了提高钛合金的耐腐蚀性，通常需
要进行表面处理、涂层保护或选择适当的合金成分。
Part
03
详细描述
孔洞通常是由于铸造或焊接过程中气体残留在材料中形成的。孔洞的存在会降 低钛合金的强度和塑性，特别是在受力较大的情况下，可能会引发断裂或疲劳 失效。
夹杂物
总结词
钛合金中夹杂物的存在会影响材料的性能和外观。
详细描述
夹杂物通常是由于原材料中的杂质或制造过程中的污染引起的。夹杂物会降低钛合金的纯度和均匀性，导致材料 的强度、韧性和耐腐蚀性下降。同时，夹杂物也会影响钛合金的外观和光洁度，使其难以满足高精度和高表面质 量的要求。
选用合适的加工设备和工具，如 数控机床和刀具，以提高加工精 度和效率。
在加工过程中进行质量检测和控 制，及时发现和纠正缺陷。
热处理工艺的优化
详细描述
选择合适的热处理设备和工艺参 数，如加热温度、冷却速度和保 温时间。
在热处理过程中进行控制和监测， 确保温度和应力的均匀分布。
总结词：通过优化热处理工艺， 可以改善钛合金的组织结构和性 能，减少材料内部的残余应力、 变形和裂纹等缺陷。
加工工艺的影响
热处理不当
热处理过程中，如果加热或冷却速度 过快、温度控制不准确或保温时间不 足，会导致热处理不当，形成裂纹、 变形等缺陷。
加工硬化
表面粗糙度
加工过程中，如果表面粗糙度过大或 加工后处理不当，会影响表面质量， 形成缺陷。
加工过程中，如果加工硬化程度过高 或加工工艺参数不当，会导致材料变 脆，容易产生裂纹。
钛及钛合金的失效与改善措施
钛及钛合金的失效与其预防钛及钛合金是20世纪50年代兴起的一种重要结构金属，被联合国《世界经济的未来》报告誉为继钢、铝之后21世纪的第三金属。
钛及钛合金具有许多优异的性能，比如低密度，高熔点，高比强度，耐腐蚀性能优异，高低温性能好，无磁性，声波和振动的低阻尼特性，生物相容性好，具有超导特性、形状记忆和吸氢特性等，被称为“太空金属”和“海洋金属”，在航空航天、海洋开发、化工、冶金、电力、医用材料、体育休闲业、汽车等领域有着广阔的应用。
钛及其合金在航空航天领域⑴得以广泛应用，在航空发动机上不断取代铝合金、镁合金及钢构件。
这得益于钛合金的高比强度远超过强度高而密度大的钢以及重量轻但强度较低的铝合金；并且钛合金的耐热性远高于铝合金，目前先进耐热钛合金的工作温度可达550C ~600C，同时低温钛合金则在-253C还能保持良好的塑性；另外钛及其合金优良的抗蚀性，特别是在海水和海洋大气中抗蚀性极高，这对舰载飞机、水上飞机以及沿海地区服役的飞机都十分有利。
尽管钛合金具有诸多优点，但也存在一些缺点限制了它的应用。
钛及其合金的弹性模量低，容易变形失稳，不宜作细长杆件和薄壁件；钛及其合金导热性差、摩擦系数高，容易导致粘连，不宜用作有摩擦关系的零部件；制造成本高等。
钛及其合金不仅在军事领域得到广泛应用，其在民用工业领域的应用也日益增多。
由于这些钛制构件的受力状况和工作环境各不相同，其常见的失效模式主要有：1•疲劳断裂；2•腐蚀损伤，如钛合金的氧污染、应力腐蚀断裂、氢脆等； 3.摩擦损伤，如外物磨蚀、冲刷等；4.失稳，由于刚性不够而在使用条件下失稳失效；5.蠕变失效，包括变形过大、蠕变断裂、蠕变脆化等。
1. 疲劳断裂失效疲劳断裂是零部件在交变载荷（应力或应变）反复作用下的累积损伤过程，这是钛合金零部件最主要的失效模式，如压气机颤振引起叶片的低周疲劳、振动引起转子叶片的高周疲劳等。
（1）低周疲劳断裂金属在交变载荷作用下由于塑性应变的循环作用而引起的疲劳破坏叫做低周疲劳，也称塑性疲劳或应变疲劳。
钛及钛合金的焊接性及焊接缺陷的防止
绪论焊接是现代工业生产中不可缺少的先进制造技术，被广泛应用于机械、冶金、电力、锅炉、压力容器、建筑、桥梁、船舶、汽车、电子、航空、航天、军工和军事装备等产业和部门。
随着社会和生产的飞速发展，各领域中的科学技术水平不断提高，从而推动各行各业的进步。
工业是国民经济的基础，而重工业又是工业的重中之重，交通运输业则是发展各行各业的先导，石油化学工业又是尖端科学技术的发展对金属材料提出越来越高的要求，例如航空及宇航，氦反应堆对金属材料的要求特别严格，这就是要求研制耐高温、耐腐蚀、耐磨损、抗断裂、耐疲劳而重量又较轻的金属材料，钛合金的强度大，密度小，又具有较好的韧性和焊接性，因而钛合金在航空等工业中得到广泛的应用。
钛是难熔金属中的轻金属，密度为 4.5克/cm3，只有铁的57%。
钛合金的强度可与高强钢相媲美，同时具有很好的耐热和耐低温性能，某些钛合金能在450℃-550℃之间和零下250℃下长期工作。
钛具有很好的耐盐类、海水和硝酸腐蚀的能力，Ti-30M合金更是能耐高浓度盐酸和硫酸的腐蚀。
钛是金属材料王国中的一颗新星，从工业价值、资源寿命和发展前景来看，它仅次于铁、铝，被誉为正在崛起的“第三金属”。
它是优质轻型、耐蚀结构材料，新型的功能材料和重要的生物材料，是重要的战略金属。
由于钛兼有钢、不锈钢、铝等结构材料的许多优良特性，在空中、陆地、海洋及宇宙超低温的外层空间都有着广泛的用途，因此，它又被称作“全能的金属”。
钛及钛合金在各种工业部门中，都存在着广阔的应用前景，因为各行各业中使用的设备零件基本上都承受着腐蚀、磨损及断裂等多种损伤，要提高设备的使用寿命就必须克服造成上述损伤的一家因素。
而钛及钛合金就具有抗腐蚀、耐磨损及高强度等诸多优点。
同钢制设备相比，钛制设备具有比较高的稳定性，显著延长了使用寿命，减少了修理费用，因而取代了钢制设备，使一些性能得到补偿。
钛合金的这些优点，使钛当之无愧的被称之为“太空”金属、“海洋”金属。
钛合金锻造产品开发中常见锻造缺陷及对策探究
钛合金锻造产品开发中常见锻造缺陷及对策探究摘要：钛合金由于具有低密度、高比强、耐高温、抗腐蚀及无磁性等优异的综合性能，成为当代航空航天领域最具前途的金属结构材料之一。
随着钛合金的大量应用，其冶金质量问题也日益引起业界人士的广泛关注，于是钛合金的冶金质量显得越来越重要。
锻造变形是保证钛合金材料获得理想组织与性能的最主要手段，但是不正确的锻造工艺往往会使钛合金产品出现一些不理想的组织和冶金缺陷，从而恶化其力学性能，给钛合金产品的正常使用造成潜在危害。
关键词：钛合金；材料；结构目前工业钛合金80%以上以变形钛合金使用，如锻件、锻棒及轧制型材等形式。
锻造变形是保证钛合金材料获得理想组织与性能的最主要手段，但是不正确的锻造工艺往往会使钛合金产品出现一些不理想的组织和冶金缺陷，从而恶化其力学性能，给钛合金产品的正常使用造成潜在危害，同时给生产及使用厂家造成大量浪费。
故研究分析各种钛合金锻造缺陷的形成机理，并采取有效预防措施具有十分重要的价值。
1. 钛合金的常规锻造常用变形钛合金通常都是在β转变温度以下锻造的，这种方法称为锻造或常规锻造。
根据坯料在(α+β)相区加热温度的高低，还可以更细致地分为上两区锻造与下两区锻造锻造。
1.1 下两区锻造下两区锻造一般在β转变温度以下40~50℃加热锻造。
采用这种锻造工艺时，初生α相和β相同时参与变形。
变形温度愈低，残余变形的α相数量愈多。
与β区变形相比，在下两相区域β相的再结晶过程急剧加快，再结晶形成的新的β晶粒不仅沿变形的原始β晶界内和α片层间的β中间层内出现，它与β相区变形时的区别是：在(α+β)区变形过程中同时发生β晶粒和α片形状的变化，β经历被压扁，沿金属流动方向拉长、破碎。
晶界附近与晶内α相间的差别逐渐消失。
经这种工艺生产的锻件强度很高，塑性较好，但其断裂韧性与蠕变形能还有很大潜力。
1.2 上两相区锻造为了降低变形抗力，上两相区变形一度被人们所重视，是在β/(α+β)相变点以10~15℃的温度下始锻。
钛合金焊接质量控制
钛合金焊接质量控制钛合金具有比重高、强度轻、耐腐蚀等特点。
随着舰船建造新材料的应用，钛合金材料在舰艇的声呐导流罩及各类舰艇的管路建造中的应用有着广泛的前景。
但是，由于钛合金是一种活泼性较强的金属，在高温下对氧、氢、氮等气体具有极大的亲和力，即吸收和溶解气体的能力很强，特别是焊接过程中，这种能力伴随着焊接温度的升高而表现的尤为强烈。
实践证明，焊接时如果对钛合金与氧、氢、氮等气体的吸收和溶解不加以控制，最终将导致产品的报废。
因此，在钛合金的焊接过程中必须加强焊接过程的控制，以满足钛合金焊接的质量要求。
一、影响焊接质量的主要因素1.杂质气体的影响常温下，钛及钛合金是比较稳定的。
但实验表明，随着温度的升高，钛及钛合金吸收氧、氮及氢的能力也随之明显上升。
钛合金在施焊过程中，温度在250o C开始吸氢，温度在400o C时开始吸氧，温度在600o C时开始吸氮。
实验表明：当钛合金在焊接时，如果熔池中侵入氧气、氮气等有害气体，则被焊部位的塑性、韧性和表面颜色等都有明显的改变；机械性能显著下降；过热倾向增高。
氧和氮会使焊缝过脆而发生裂纹。
氢会在焊缝中析出片状或针状的TiH2，TiH2的强度很低，故针状或片状TiH2的作用类似缺口，对冲击性能影响最敏感，使冲击性能显著降低。
氢还会使焊接接头的热影响区出现延迟裂纹，这种裂纹可以延迟到几小时、几天甚至几个月后发生。
这是由于氢在钛中的溶解度随着温度的升高而降低，熔池中部的氢易向熔池边缘扩散，氢的含量提高使该区析出TiH2量增加，增大该区脆性。
另外，析出氢化物时体积膨胀引起较大的组织应力，再加上氢原子向该区的高应力部位扩散及聚集，以致最后形成裂纹。
1.碳的影响碳也是钛合金焊接中常见的一种杂质，工件上的油污等都可能成为焊缝增碳的来源。
碳在α钛中的溶解度随温度下降而下降，并同时析出TiC。
工业纯钛中当含碳量为0.13%以下时，碳固溶在α钛中，强度有些提高，塑性有些下降，但不及氧、氮的作用强烈。
TC4钛合金电子束焊缝质量缺陷分析与预防
TC4钛合金电子束焊缝质量缺陷分析与预防摘要：钛及其合金是50年代兴起的一种重要金属结构材料，TC4钛合金由于比强度高、耐腐蚀性好、综合性能优越等特点，在航空航天、化工机械中得到了广泛的应用。
本文阐述了电子束焊接TC4钛合金过程中容易出现的典型焊缝质量缺陷，并提出了各种缺陷的预防措施。
关键词：钛合金；电子束；缺陷；预防1 TC4钛合金焊接性钛及钛合金的焊接性能，具有许多显著特点，这些焊接特点是由于钛及钛合金的物理、化学性能所决定的。
钛的基本性质见表l，在常温下，钛是比较稳定的，但随温度的升高，吸收氢、氧、氮的能力逐渐增加。
焊接实践表明，在焊接过程中，液态溶滴和溶池金属具有强烈吸收氢、氧、氮的作用。
大约在250℃左右就开始熔解氢，从400℃开始吸收氧，从600℃开始吸收氮。
这些气体被钛吸收后，将会引起焊接接头的脆化，对焊接质量造成很大的影响。
3TC4钛合金电子束焊缝质量缺陷3.1焊接裂纹钛和钛合金中硫、磷、碳等杂质很少，低熔点共晶很难在晶界出现，有效结晶温度区间窄，加之焊缝凝固时收缩小，因此采用电子束焊接时很少出现焊接热裂纹、应力裂纹和冷裂纹。
钛合金焊接接头的裂纹主要是出现在热影响区的延迟裂纹，这与氢有关。
由于钛合金多用作结构材料，氢致延迟裂纹有可能引起灾难性的事故，氢致钛合金延迟断裂的现象已经得到了广泛的关注。
焊接时由于熔池和低温区母材中的氢向热影响区扩散，引起热影响区氢含量增加，使得这个部位处于不利的应力状态，就会引起裂纹。
电子束焊接时，由于受热冲击的热-力学效应的作用，材料的晶界结合力和变形协调能力差，使得在焊接熔池形成之前会产生大量的沿晶微裂纹。
随后，材料在经历集中加热和快速施焊的焊接热循环以后，接头区组织和成分的不均匀导致接头中也会产生热应力和残余应力。
因此，热影响区不仅是微裂纹集中的区域，而且是微裂纹扩展演化的路径，微裂纹的发展导致宏观裂纹的出现，从而造成材料的局部破坏。
3.2焊接气孔钛合金焊接中，气孔的生成主要是由于钛在固态和液态时对氢溶解能力的显著差异造成的。
钛合金半成品腐蚀检查常见材料缺陷分析
钛合金半成品腐蚀检查常见材料缺陷分析半成品常规腐蚀检查是发现材料缺陷常用的一种检验工艺。
对钛合金半成品零件在常规腐蚀检查工序中常出现的缺陷进行分析，有助于更好的认识产生缺陷的工艺技术问题。
按照宏观特征进行分类，主要包括亮条/点、暗条/点，烧伤“白斑”，清晰晶等，本文分别对各类宏观缺陷的分布特征、性质分析、原因分析、工艺措施进行阐述。
标签：钛合金;半成品;腐蚀;材料缺陷Corrosion Inspection of Titanium Alloy Semi-finished Products and Analysis of Common Material DefectsDENG Juan（AECC Chengdu Engine Co.，LTD）Abstract：Conventional corrosion inspection of semi-finished products is a common inspection process to find material defects.This paper analyzes the defects of semi-finished parts of titanium alloy in the routine corrosion inspection process，which is helpful to better understand the technical problems of the defects.It is classified according to the macroscopic characteristics，including bright strip/point，dark strip/point，bu rn “white spot”，clear crystal，etc. This paper expounds the distribution characteristics，property analysis，cause analysis and process measures of various macroscopic defects.Keywords：titanium alloys; semi-finished products; corrosion;material defect引言材料是航空产品发展的物质基础，是决定航空产品性能和使用寿命的关键。
TC11钛合金零件组织缺陷分析
合金铸锭经多火次锻造成形后，在使用棒材进行锻造后，零件检 测时发现低倍组织中出现肉眼可见的不连续暗条。
（2）微观组织分析。对零件低倍暗条处进行显微观察，发现 黑色条带区高倍组织均存在初生 α 相含量偏少的现象，同时初生 α 相形貌呈现针状。见图 1。
0.23
88.38
2.02
2.93
谱图 3
6.40
0.21
88.13
1.96
3.29
谱图 4
6.19
0.22
88.42
1.96
3.20
图 3 TC11 棒材 R 态及 978℃ /1h，WQ 后组织演变
(a) R 态低倍组织 ；(b) R 态高倍组织 500× (c) 978℃ /1h，WQ 后低倍组织 ；(d) 978℃ /1h，WQ 后高倍 组织 500× 图 3 可见，TC11 棒材 R 态时显微组织为双态组织，缺陷区域 具有以下几个特征 ：① TC11 零件缺陷处低倍存在不同轻重程度 的暗线 ；② TC11 零件缺陷处高倍组织表现为初生 α 相含量不同 程度的减少 ；③缺陷处显微硬度与基体区无明显差异 ；④缺陷 处存在贫铝高钼的偏析趋势。⑤贫铝高钼的轻微波动在 R 态棒 材组织的影响未表现出来，但可在相变点温度下 30℃左右受热 时显现。在零件模锻过程中由于锻件温升导致缺陷区温度接近 或超过相变点，从而导致初生 α 相偏少或消失。
基体区 检测值 341 347 354
平均值 347.3
差值 -0.8
（4）能谱分析。采用 JSM-6460 扫描电镜对零件缺陷处及基体
进行拍照并进行能谱分析，查不同形貌组织中微观成分分布情
钛合金焊接的常见缺陷及其预防措施
钛合金焊接的常见缺陷及其预防措施发布时间：2022-01-11T06:45:06.367Z 来源：《建筑学研究前沿》2021年18期作者：李亚辉1 刘效云2 王宝华2 牟鹏程1[导读] 随着我国经济快速发展，我国科技领域正在不断深化，当前我国钛合金技术和工艺上已经较为成熟，并且有效的应用在我国各个行业和领域，应用越来越广泛。
1.中核四0四有限公司第二项目部甘肃酒泉 735000；2.河钢股份有限公司承德分公司河北承德 067002摘要：随着我国经济快速发展，我国科技领域正在不断深化，当前我国钛合金技术和工艺上已经较为成熟，并且有效的应用在我国各个行业和领域，应用越来越广泛。
钛合金在各领域的应用报道也逐渐增多，不同行业对钛合金的关注度逐年升高。
为了继续提升钛合金的整体质量，就需对焊接技术造成的缺陷进行预防，从而进一步提升钛合金工艺的相关水平。
本文对钛合金焊接的常见缺陷进行全面分析，并针对相关重点问题进行全面探究，针对如何预防焊接造成的相关缺陷提出解决措施，为同行人员提供参考。
关键词：钛合金焊接；缺陷处理；预防措施随着我国经济快速发展，我国各领域对钛合金的应用不断增多，钛合金的焊接技术进一步提升，就要解决其产生的缺陷问题。
如何进一步预防钛合金的焊接造成的缺陷，是今后提升钛合金焊接技术以及工艺的重要手段。
钛合金的种类划分较多，本文重点描述单一α项的钛合金进行全面探究。
通过综合对比相关研究数据，可以发现钛合金在进行焊接时，其产生缺陷主要是由于空气中的杂质引起的，所以想要进一步提升钛合金的整体质量，就要重视焊接工艺，从而进一步预防焊接缺陷的产生。
1钛合金焊接的常见缺陷1.1钛合金焊接后产生缺陷的原因在进行钛合金焊接时，钛合金的温度升高到250℃，这个时候钛合金会首先将氢元素吸收入金属结构中；如果将碳合金的温度持续提升到400℃以上，钛合金结构就会开始吸收氧元素；将钛合金温度提升到740℃，钛合金就会吸收氮元素。
钛合金焊接的常见缺陷及其预防思考
75中国设备工程C h i n a P l a n t E n g i n e e r i ng中国设备工程 2020.10 （下）基于钛合金的种类划分，本文主要围绕单一α相的钛合金（TA2）进行研究。
结合实际调研可以发现，钛合金（TA2）焊接缺陷主要源于气体等杂质污染，以及碳、硫、磷带来的影响，为保证钛合金焊接质量，焊接缺陷的针对性预防必须引起重视。
1 钛合金焊接的常见缺陷分析1.1 焊接缺陷机理分析在250℃左右，钛合金开始吸收氢，钛合金吸收氧会从400℃开始，吸收氮会从700℃开始，由于大量的氮和氧存在于空气中，钛合金焊接很容易受到氧气和氮气的影响，如采用氩弧焊枪进行钛合金焊接，焊接过程中形成的氩气气体保护层仅能够保证焊接熔池，处于高温状态的已凝固部位附近区域焊缝很容易受到空气的影响，无保护作用下的高温焊缝及附近区域将大量吸收空气中的氧气和氮气，由此逐步加重的氧化程度也将影响钛合金焊缝颜色，因此，钛合金焊接质量可以通过焊缝颜色直接展示。
无氧化情况下，钛合金焊缝呈银白色；轻微氧化（TiO ）情况下，钛合金焊缝呈金黄色；氧化稍微严重（Ti 2O 3）情况下，钛合金焊缝呈蓝色；氧化严重（TiO 2）情况下，钛合金焊缝呈灰色。
1.2 气体等杂质污染深入分析钛合金焊接可以发现，焊接缺陷与气体等杂质污染联系紧密，焊接接头质量很容易受到影响。
钛及钛合金在常温下极为稳定，但在钛合金焊接过程中，由于液态熔滴和熔池金属对氢、氧、氮的吸收作用极为强烈，且固态下钛及钛合金会与这些气体发生反应，这就使得焊接过程中不断升高的温度会导致钛及钛合金吸收气体的能力不断提高，从250℃、400℃、700℃开始，钛及钛合金将分别开始吸收氢、氧、氮，在钛及钛合金吸收这些气体后，焊接结构将出现脆化问题，焊接缺陷也会随之产生。
（1）氢的影响。
围绕氢的影响进行分析可以发现，钛合金焊接中，钛及钛合金很容易因氢这一气体杂质出现机械性能问题，焊缝冲击性能受到的焊缝含氢量变化影响极为显著，随着焊缝含氢量的增加，焊缝中会析出更多的针状或片状TiH 2，受强度较低的TiH 2影响，钛及钛合金的冲击性能自然会随之下降。
《激光选区熔化成形钛合金内部缺陷及力学性能影响的研究》
《激光选区熔化成形钛合金内部缺陷及力学性能影响的研究》一、引言随着现代科技的发展，激光选区熔化（Selective Laser Melting，SLM）技术因其独特的优势在金属增材制造领域中得到了广泛的应用。
钛合金作为一种重要的工程材料，其通过SLM技术制造的零件具有优异的力学性能和耐腐蚀性。
然而，SLM成形过程中可能会产生内部缺陷，这些缺陷对钛合金的力学性能有着重要的影响。
因此，对SLM成形钛合金的内部缺陷及其对力学性能的影响进行研究具有重要意义。
二、SLM成形钛合金的内部缺陷SLM成形钛合金的内部缺陷主要包括气孔、未熔化颗粒、裂纹等。
这些缺陷的产生主要与工艺参数、粉末特性、基板预热温度等因素有关。
1. 气孔：气孔是SLM成形过程中常见的缺陷之一，主要是由于粉末颗粒之间的气体未能及时排出而形成。
气孔的存在会降低材料的致密度，从而影响其力学性能。
2. 未熔化颗粒：未熔化颗粒是由于激光能量不足或粉末颗粒过大而未能完全熔化的区域。
这些未熔化颗粒会影响材料的微观结构，导致力学性能的降低。
3. 裂纹：裂纹是SLM成形过程中可能产生的严重缺陷，主要由热应力、残余应力等因素引起。
裂纹的存在会极大地降低材料的力学性能。
三、内部缺陷对力学性能的影响1. 强度与硬度：气孔和未熔化颗粒的存在会降低材料的致密度和微观结构的连续性，从而降低材料的强度和硬度。
2. 韧性：裂纹的存在是降低材料韧性的主要因素。
此外，气孔和未熔化颗粒也可能对材料的韧性产生不利影响。
3. 疲劳性能：内部缺陷会降低材料的疲劳性能，使材料在循环加载下更容易发生疲劳破坏。
四、改善措施及优化建议1. 优化工艺参数：通过调整激光功率、扫描速度、粉末层厚等工艺参数，可以有效地减少内部缺陷的产生。
2. 改善粉末特性：选用合适的钛合金粉末，如控制粉末颗粒大小、提高粉末的纯度等，有助于减少未熔化颗粒和气孔的产生。
3. 基板预热：适当的基板预热可以降低成形过程中的热应力，减少裂纹的产生。
钛合金热轧缺陷
钛合金热轧缺陷钛合金是一种重要的结构材料，具有优异的力学性能和耐腐蚀性。
然而，在钛合金的热轧过程中，可能会出现一些缺陷，这些缺陷可能会对材料的性能和可靠性产生负面影响。
本文将探讨钛合金热轧过程中可能出现的一些常见缺陷，并提供相应的解决方法。
1. 表面缺陷在钛合金的热轧过程中，表面缺陷是最常见的问题之一。
这些缺陷可能包括划痕、氧化皮、气泡等。
划痕可能是由于轧辊表面的磨损或杂质引起的，而氧化皮则是由于钛合金与空气中的氧气反应形成的。
气泡则可能是由于热轧过程中未能完全排除气体引起的。
为了解决这些表面缺陷，可以采取一些措施。
首先，应确保轧辊表面的光洁度和平整度，以减少划痕的产生。
其次，在热轧过程中，应采取适当的气氛保护措施，以防止钛合金与氧气反应形成氧化皮。
此外，还可以通过增加热轧过程中的压力和温度，以促使气泡从材料中排出。
2. 内部缺陷除了表面缺陷外，钛合金的热轧过程中还可能出现一些内部缺陷，如夹杂物、晶界偏差等。
夹杂物是指在钛合金中存在的杂质或非金属颗粒，可能会降低材料的强度和韧性。
晶界偏差则是指晶界的错位或错配，可能会导致材料的脆性增加。
为了解决这些内部缺陷，可以采取一些措施。
首先，应在钛合金的制备过程中加强杂质的控制，以减少夹杂物的生成。
其次，在热轧过程中，应控制好轧制温度和速度，以减少晶界偏差的产生。
此外，还可以通过热处理等方法，对钛合金进行后续处理，以消除或减少内部缺陷。
3. 尺寸偏差在钛合金的热轧过程中，尺寸偏差也是一个需要关注的问题。
尺寸偏差可能会导致制品的尺寸不符合要求，从而影响其后续加工和使用。
尺寸偏差可能是由于轧辊的磨损或变形引起的，也可能是由于热轧过程中的温度和压力控制不当引起的。
为了解决尺寸偏差问题，可以采取一些措施。
首先，应定期检查和维护轧辊，确保其表面的光洁度和平整度。
其次，在热轧过程中，应严格控制温度和压力，以确保制品的尺寸符合要求。
此外，还可以通过采用在线尺寸检测系统等先进技术手段，实时监测和调整热轧过程中的尺寸偏差。
钛合金常见冶金缺陷及预防
钛合金常见冶金缺陷及预防发布时间：2021-11-12T06:22:11.337Z 来源：《中国科技人才》2021年第22期作者：王龙周刘鹏王文博肖奇[导读] 钛合金因具有密度低、比强度高、耐腐蚀性好、耐高温、导热系数小等优异的综合性能，从而被广泛应用于航空、航天、武器装备、医疗器械、海洋工程、日用家居等众多领域。
目前，钛合金的熔炼方式主要有真空自耗电弧熔炼、电子束熔炼、等离子熔炼、凝壳熔炼等方式，其中以真空电弧熔炼应用最为广泛。
西部超导材料科技股份有限公司陕西西安 710018 0 前言钛合金因具有密度低、比强度高、耐腐蚀性好、耐高温、导热系数小等优异的综合性能，从而被广泛应用于航空、航天、武器装备、医疗器械、海洋工程、日用家居等众多领域。
目前，钛合金的熔炼方式主要有真空自耗电弧熔炼、电子束熔炼、等离子熔炼、凝壳熔炼等方式，其中以真空电弧熔炼应用最为广泛。
随着国内外疫情爆发，国际局势风云变幻，在拉动国内循环和国际循环的“双循环体制”下，钛合金的需求量不断增加。
由于钛合金主要应用与航空、航天领域，因此钛合金的冶金质量、加工质量显得尤为重要。
在钛合金各类无损检测和测试过程中一旦发现冶金缺陷、加工缺陷等问题都是必须彻底去除，尤其对于冶金缺陷要求更为严格。
因为一旦此类缺陷未被检测发现，在钛合金相关零部件服役过程就会带来潜在的重大质量隐患，不仅造成成本损失，严重时关系人民财产安全和国防安全。
因此，研究和认识各类缺陷的产生原因及预防措施具有非常重要的意义。
钛合金从熔炼到锻造，再到零部件整个工艺流程过程中，常见的缺陷有化学成分偏析、夹杂、内部气孔、缩孔及疏松、底部冷隔、表面结疤、过热、加工烫伤、加工裂纹、组织缺陷等。
顾名思义，冶金缺陷就是指熔炼过程中引入的缺陷，常见的有两大类：异物夹杂和成分偏析，此外，也有一些表面缺陷，比如皮下气孔、冷隔夹生、分层裂纹等。
1 异物夹杂缺陷异物夹杂是指在原材料、操作人员、设备清理不到位、工作环境等多方面，在实际熔炼过程引入了与正常熔炼合金不相关的物质，即夹杂。
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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。
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。
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
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
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Βιβλιοθήκη 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