钛合金常见锻造缺陷及预防策略
关键缺陷对钛合金力学行为影响规律分析
关键缺陷对钛合金力学行为影响规律分析钛合金是一种广泛应用于工业和医疗领域的重要材料，其在航空航天、汽车制造、人工关节等领域具有重要的应用价值。
然而，钛合金的力学性能受到多种因素的影响，其中一个重要因素是材料中的缺陷。
本文将分析关键缺陷对钛合金力学行为的影响规律，并探讨可能的解决方案。
首先，我们需要了解什么是关键缺陷。
关键缺陷是指对材料力学性能影响较大的缺陷，例如裂纹、孔洞、晶体缺陷等。
这些缺陷可能会导致材料的强度下降、断裂和塑性变形能力减弱等问题。
在钛合金材料中，裂纹是最常见的关键缺陷之一。
裂纹的存在会导致应力集中，从而对材料的强度产生负面影响。
此外，裂纹还可能引发断裂，使整个结构失效。
因此，研究和分析裂纹的行为对于提高钛合金的力学性能至关重要。
孔洞是另一个常见的关键缺陷。
孔洞的存在会导致材料的强度降低，特别是在孔洞处的应力集中区。
此外，孔洞还会减少材料的塑性变形能力，从而影响材料的可加工性。
因此，研究孔洞行为和控制孔洞形成对于提高钛合金的性能具有重要意义。
晶体缺陷是一类不可避免的缺陷，包括晶界和位错等。
晶界是晶体中不同晶粒的界面，而位错是晶体中原子排列的缺陷。
这些晶体缺陷会导致应力集中，并且对材料的强度、塑性和疲劳性能产生负面影响。
因此，研究晶体缺陷的行为和控制晶体缺陷的产生对于改善钛合金的性能至关重要。
针对关键缺陷对钛合金力学行为的影响规律，研究者采取了多种途径。
其中一种是通过实验研究来分析材料中关键缺陷的行为。
通过对裂纹、孔洞和晶体缺陷等进行力学测试和断裂表征，可以获得关键缺陷对钛合金的影响程度和机制。
此外，还可以通过扫描电子显微镜等方法来观察和分析关键缺陷的形貌和分布情况。
另一种方法是数值模拟。
利用有限元分析等数值模拟方法，可以模拟关键缺陷在不同应力条件下的行为，并预测材料的强度、断裂和塑性变形等性能。
借助这些模拟工具，研究者可以进一步理解关键缺陷的影响规律，针对特定缺陷设计合适的控制策略。
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。
锻造过程中常见的失效形式与防止措施
To be indifferent, it is a kind of mood in life, an attitude of sticking to life's duty.同学互助一起进步（页眉可删）锻造过程中常见的失效形式与防止措施1、氧化（1）钢的氧化特征在氧化性气氛中加热时，钢与氧、二氧化碳、水蒸气、二氧化硫等发生互相作用生成铁的氧化物，在钢材表面形成了氧化铁皮。
在钢的氧化过程中，铁以离子状态由内层向外层表面扩散，氧化性气体则以原子状态由外表层经吸附后向内层扩散。
在外表面因氧的含量多，形成Fe2O3，而内部则形成FeO，即由外层至内层氧化程度逐渐减轻。
氧化皮与铁的膨胀系数不同，易从钢上剥离，从而加速了钢的氧化。
（2）氧化对锻件质量的影响氧化不仅烧损大量的钢材，而且表面粘结有氧化皮的钢，在拔丝、冲压、模锻时易引起模具损坏，切削加工晨易引起刀具磨损。
氧化对锻件质量也有—定的影响，如锻件表面粘结的氧化皮，不仅降低锻件（特别是精密模锻件）的表面质量和尺寸精度，而且在热处理时引起组织和性能不均匀。
（3）影响钢氧化的因素影响钢氧化的因素很多，主要是加热温度、加热时间、炉气成分和钢的化学成分等。
首先是加热温度与时间的影响，加热热越高，扩散速度越快，钢的氧化也越严重。
加热时间越长，氧化损失也越大。
其次是炉气成分的影响，当过剩系数控制在0.4~0.5时，可以形成保护性气氛，避免发生氧化。
低于800℃时，SO2对钢的氧化作用不强。
但在1000~1200℃时，含0.1％SO2就会使氧化速度增加两倍；再次是钢的化学成分的影响，当钢中含碳量大于0.3％时，随含碳量的增多，氧化速度减小。
另外。
一些元素如Cr、Ni、Si、Mo等在金属表面形成牢固致密的保护薄膜，阻止氧向内部扩散，使氧化速度减慢。
而当钢中铬及镍含量大于13％~20％时，实际上就很少发生氧化。
（4）防止氧化的措施减少金属与氧的接触时间，如采用快速加热、感应加热等，以减少金属在高温下保温停留的时间。
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[1]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550℃~600℃，同时低温钛合金则在-253℃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。
锻件产品缺陷分析及防止方法
（作者单位：1.沈阳万恒锻造有限公司；2.沈阳市汽车工程学校）锻件产品缺陷分析及防止方法◎高杰1王本昊2为了保证质量，对于金属锻件必须进行质量检验。
对检验出有缺陷的锻件，根据使用要求（检验标准）和缺陷的程度确定其合格、或报废、或经过修补后使用。
一、自由锻件常见缺陷及其原因和防止方法（一）裂纹1.表面裂纹。
（1）表面横向裂纹。
锻造时坯料表面出现横向较浅的裂纹，是由于钢锭皮下气泡暴露于表面不能锻合而形成的，其深度可达10mm 以上；或者操作时送进量过大，在塑性较差的金属坯料上也会出现这种缺陷。
锻造时坯料坯料表面出现横向较深的裂纹，是由于钢锭浇注和脱模后冷却不当等多种原因引起的，严重时由于浇注中断而造成横断成两截，成为无法挽救的废品。
表面横向裂纹往往在第1火次锻造中出现。
一经发现，大型锻件可用火焰吹氧清理去掉，小锻件可用小剁刀剁除，以免裂纹在锻造时继续扩大。
防止方法是控制和保证钢锭的质量，改善钢锭起模后的冷却工艺，并控制操作时坯料的送进量。
（2）表面纵向裂纹。
在第一次加热后鐓拔长或粗时，产生在坯料表面上的纵向裂纹，时由于钢锭模内壁缺陷或浇注操作不当或起模后冷却不当，以及钢锭倒棱时压下量过大，或者钢坯在扎制时就产生有纵向划痕造成的。
锻造时一经发现纵向裂纹应立即消除，以免缺陷继续扩大。
防止的方法是：提高钢锭质量；保证浇注操作的正确性；起模时控制冷却工艺；钢锭倒棱时控制压下量；对钢坯表面划痕较多的禁止使用，等等。
2.内部裂纹。
（1）内部横向裂纹。
这是不能从锻件外表看见的缺陷，只能通过磁力探伤、超声波检查发现。
产生的原因是：冷钢锭在加热过程中，低温区的加热速度过快，或者塑性较差的高碳钢、高合金钢在锻造操作时相对送进量L/D （或L/H ）小于0.5。
防止的方法是控制冷钢锭的加热速度，特别是在低温区；还有就是控制锻造操作时的相对送进量。
（2）内部纵向裂纹。
锻件内部可能产生3种纵向裂纹：①在坯料冒口端中心附近因存在残余缩孔或二次缩孔，锻后引起纵向内裂纹。
各种缺陷的分析及产生原因
锻造成形过程中的缺陷及其防止方法一、钢锭的缺陷钢锭有下列主要的缺陷：（1）缩孔和疏松钢锭中缩孔和疏松是不可避免的缺陷，但它们出现的部位可以控制。
钢锭中顶端的保温冒口，造成钢液缓慢冷却和最后凝固的条件，一方面使锭身可以得到冒口中钢液的补缩，另一方面使缩孔和疏松集中于此处，以便锻造时切除。
（2）偏析钢锭中各部分化学成分的不均匀性称为偏析。
偏析分为枝晶偏析和区域偏析两种，前者可以通过锻造以及锻后热处理得到消除，后者只能通过锻造来减轻其影响，使杂质分散，使显微孔隙和疏松焊和。
（3）夹杂不溶于金属基体的非金属化合物称为夹杂。
常见的夹杂如硫化物、氧化物、硅酸盐等。
夹杂使钢锭锻造性能变化，例如当晶界处低熔点夹杂过多时，钢锭锻造时会因热脆而锻裂。
夹杂无法消除，但可以通过适当的锻造工艺加以破碎，或使密集的夹杂分散，可以在一定程度上改善夹杂对锻件质量的影响。
（4）气体钢液中溶解有大量气体，但在凝固过程中不可能完全析出，以不同形式残存在钢锭内部。
例如氧与氮以氧化物、氮化物存在，成为钢锭中夹杂。
氢是钢中危害最大的气体，它会引起“氢脆”，使钢的塑性显著下降；或在大型锻件中造成“白点”，使锻件报废。
（5）穿晶当钢液浇注温度较高，钢锭冷却速度较大时，钢锭中柱状晶会得到充分的发展，在某些情况下甚至整个截面都形成柱状晶粒，这种组织称为穿晶。
在柱状晶交界处（如方钢锭横截面对角线上），常聚集有易熔夹杂，形成“弱面”，锻造时易于沿这些面破裂。
在高合金钢锭中容易遇到这种缺陷。
（6）裂纹由于浇注工艺或钢锭模具设计不当，钢锭表面会产生裂纹。
锻造前应将裂纹消除，否则锻造时由于裂纹的发展导致锻件报废。
（7）溅疤当钢锭用上注法浇注时，钢液冲击钢锭模底而飞溅到钢锭模壁上，这些附着的溅沫最后不能和钢锭凝固成一体，便成溅疤。
溅疤锻造前必须铲除，否则会形成表面夹层。
二、轧制或锻制的钢材中的缺陷轧制或锻制的钢材中往往存在如下缺陷：（1）裂纹和发裂裂纹是由于钢锭缺陷未清除，经过轧制或锻造使之进一步发展造成的。
TC11材料锻件常见问题分析
TC11材料锻件常见问题分析摘要：钛合金较其他金属结构材料相比，具有三个显著的优点：比强度高、中温性能好和耐腐蚀。
在室温下，钛合金的比拉伸强度为高强钢的1.26倍，为高强铝合金的1.38倍。
在400~550℃的温度范围内，钛合金的比持久强度，比蠕变强度和比疲劳强度，都明显地优于耐热不锈钢。
具有良好的应用前景。
关键词：钛合金锻造 TC111.钛合金锻造特点1.1变形抗力高在锻造温度下钛合金的变形抗力比钢高。
同时，钛合金的变形抗力随温度降低而升高的速度比钢要快得多。
在模锻钛合金时，即使锻件温度有少许降低，也将导致变形抗力大大增加。
同时变形速度对钛合金的变形抗力影响较大，在锤上变形时的单位压力，比在压力机上变形时的单位压力要高出数倍。
应加强毛坯的防护润滑和模具润滑，尽量减少摩擦，以减少设备吨位。
1.2导热性差钛合金的导热性比钢、铝等金属差。
因此，锻坯出炉后表面冷却快。
如操作慢，就会造成较大的内外温度差。
这往往导致锻造过程中产生开裂现象和加剧坯料内外变形程度分布的不均匀性。
变形的不均匀性又必然导致锻件组织和力学性能的不均匀性。
金属温度的下降也会急剧增加变形抗力而使成形困难，甚至损坏锻造设备[3]。
1.3锻造温度范围窄两相钛合金通常在两相区进行锻造，其锻造温度范围窄（约为碳钢的1/3）。
需要在锻造中增加锻造火次，并要求工人操作熟练、反映灵敏，在每个环节都尽量争取时间。
此外，所有操作工具和模具都要严格预热。
此外，采用玻璃防护润滑剂润滑也能起到很好的隔热作用[4]。
1.4粘性大、易粘模钛合金的流动性差，但钛合金化学性质活泼、粘性大，在高温激烈变形时，金属激烈流动产生的新鲜表面容易粘在模具上，造成锻件和模具同时报废，模锻时必须加强润滑，在毛坯表面涂覆玻璃防护润滑剂，即起润滑的作用，又避免变形产生的新鲜表面与模具直接接触。
2.钛合金锻造过程中出现的问题及解决措施2.1环形类锻件锻造过程中出现的问题及解决措施图2 锻件翘曲示意图2.1.2问题分析此锻件的锻造过程为：镦粗、冲孔、扩孔。
钛合金锻造技术解答
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注：玻璃润滑剂是由玻璃粉、稳定剂、固结剂以及水构成的悬浮液
2008-09-09
钛合金锻造基础
锻造设备类型与应变速率的关系
锻 造 设 备
液压 慢速液压
10-2~ 1
锻锤 机械压力 （快速）
10~ 200
1~ 30
10-4~ 10-2
平均应变速率/s-1
2008-09-09
2008-09-09
钛合金的常用术语
原始β晶粒
α集束
2008-09-09
钛合金的常用术语
其他术语参见GB8755-1988
谢谢！
2008-09-09
钛合金锻造基础
变形量控制 变形量： 钛合金的临界变形2—12%，实际控制应 在15—20%以上; 变形30—40%,可细化 组织；60—70%以上可将粗针状组织细 化转变为球状组织
与热效应综合考虑
2008-09-09
钛合金锻造基础
清理
{
氧化皮的清除 α壳层的清除
喷砂
可清除0.13~0.76mm厚的锈皮，喷砂设备：装有磨料的 滚筒、喷丸或喷砂装置
自由锻、挤压、平锻、快锻、精锻
β区加热，足够变形量，变形先小后大， 防止裂纹和局部变形。
2008-09-09
常用开坯设备
钛合金的生产流程
2008-09-09
钛的基本特征
钛元素的基本特征
(1) 密度(纯钛密度介于铝 和铁之间。 (2) 导热性差，导热率仅 为铁的1/6，铝的1/15。 (3) 摩擦系数较大。 (4) 热膨胀系数较低。 (5) 弹性模量较低。 (6) 无磁性。
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。
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。
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。
浅析异型钛材冷轧裂纹的成因及预防措施
浅析异型钛材冷轧裂纹的成因及预防措施摘要：钛及钛合金制成各类精密异型材，用于眼镜框架材料，钛眼镜框架以纯钛为主流。
随着钛加工技术的不断进步，20世纪90年代，钛眼镜框架材料出现了复合钛、钛合金、形状记忆合金和超弹合金等材料。
由于眼镜用钛材对材料的尺寸精度及表面质量要求很高，因此，此类钛材称为精密异型钛材。
精密异型钛材在加工过程中，经轧制、拉拔，会出现加工硬化现象，因此，需经退火处理后，才能保证下一步的加工。
关键词：异型钛材冷轧裂纹；预防措施；眼镜用金属材料在性能方面要求具有较高的抗断裂强度，又要有足够的塑性、韧性以及良好的弹性，同时不易被人体汗液侵蚀。
因钛材具有比强度高耐腐蚀性能优良、表面美观、与人体亲和性好、使用寿命长等优良的综合性能，目前已经成为主要眼镜架用材之一。
钛及钛合金用作眼镜材料是从上世纪80年代开始的，眼镜架材质主要采用纯钛，以后又发展了复合钛、钛形状记忆合金、超弹性钛合金和高强钛合金等新材料。
一、异型钛材冷轧工艺高精度异型钛材的轧制是复杂的大变形弹塑性过程，包含材料、几何及边界接触等多重非线性问题，坯料形状尺寸的选择方形坯料在第一道次轧制成形的结果，方形坯料轧制后其形状不规则，而圆形坯料轧制后形状则相对规则，这是由于方形坯料轧制过程稳定性差，会影响成形结果。
对钛材进行退火前的处理，主要是要达到清洁材料表面，改善材料表面质量的目的，但又不能降低材料的性能。
钛中氢含量高于0．015％时即变脆，冲击韧性、缺口抗拉强度将下降，而钛材在加工过程中采用的润滑、清洗等工艺，都会导致钛材的大量渗氢，因此，尽量避免钛材的渗氢过程是非常重要的工作。
随着孔型侧斜度的增大，轧件的宽展相应增大，二者几乎呈线性关系，显然，孔型侧斜度的变化对轧件宽展会产生一定的影响。
由轧制理论可知，高向压下体积和变形区内轧件的纵横阻力比是决定宽展的两个基本因素。
当侧斜度增加时，孔型面积相应减小，轧件平均压下量和压下体积依次增大，所对应变形区长度亦增大，导致该处金属质点轧向流动阻力和宽展增大。
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。
锻件缺陷的主要特征及产生的原因
绪论国家的装备制造能力的整体能力和发展水平决定着国家的经济实力、国防实力、综合国力和全球经济形势的竞争力与合作能力，决定着国家实现现代化和民族复兴的过程。
制造业是国民经济建设的基础，锻造在现代制造业中占有举足轻重的地位。
锻造在机床、重型机械、矿山机械、石油机械、水电设备、汽车、航空航天、核能及军工产品中占有比较大的比重。
由于锻压生产具有生产效率高、材料利用率和改善制件的内部组织及机械性能等显著特点，因此采用锻压生产零件的制造方法在各行各业中所占的比例很大。
随着精密成型、少无切削技术的发展，降低生产成本、减少产品质量、提高产品性能和质量要求的不断提高，锻压生产在工业、国防、航空航天以及其他各种装备制造业中的作用会越来越大。
锻件缺陷的主要特征及产生的原因制造业是国民经济建设的基础，锻造在现代制造业中占有举足轻重的地位。
锻造在机床、重型机械、矿山机械、石油机械、水电设备、汽车、航空、核能及军工产品中占有比较大的比重。
国家的装备制造能力的整体能力和发展水平决定着国家的经济实力、国防实力、综合国力和全球经济形势的竞争力与合作能力，决定着国家实现现代化和民族复兴的过程。
由于锻压生产具有生产效率高、材料利用率和改善制件的内部组织及机械性能等显著特点，因此采用锻压生产零件的制造方法在各行各业中所占的比例很大。
随着精密成型、少无切削技术的发展，降低生产成本、减少产品质量、提高产品性能和质量要求的不断提高，锻压生产在工业、国防、航空航天以及其他各种装备制造业中的作用会越来越大。
一锻造概述锻造利用冲击力或静压力使加热后的坯料在锻压设备上、下砧之间产生塑性变形，以获得所需尺寸、形状和质量的锻件加工方法称为锻造。
常用的锻造方法为自由锻、模锻及胎模锻。
自由锻利用冲击力或静压力使经过加热的金属在锻压设备的上、下砧间向四周自由流动产生塑性变形，获得所需锻件的加工方法称为自由锻。
自由锻分为手工锻造和机器锻造两种。
手工锻造只能生产小型锻件，机器锻造是自由锻锻造特点自由锻造所用工具和设备简单，通用性好，成本低。
关于钛金属锻造工艺的规定
关于钛金属锻造工艺的工艺规定一、介绍：钛被认为是一种稀有金属，钛能与铁、铝、钒或钼等其他元素熔成合金，造出高强度的轻合金。
钛最有用的两个特性是，抗腐蚀性，及金属中最高的强度－重量比[7]；在非合金的状态下，钛的强度跟某些钢相若，但却还要轻。
二、特性：由于钛及钛合金的变形阻抗高，热加工温度范围狭窄，因此易产生裂纹，另外钛金属锻造在高温锻造时易发生高温锻造和氧化。
三、锻造注意事项：应尽量降低锻造温度，为了得到搞得强度和塑性，应控制锻造温度，减少加热次数，增加锻造比，避免加热时的过热和锻造中的加工发热，以保证其获得理想的锻造比和优良的性能。
四、毛坯加热：由于钛的热导率低，必须进行较长时间的均匀加热，且在加热时应防止过热氧化和吸氢的发生，应提前预热至100~200℃时在入炉加热，在重油炉内长时间加热，应使用不锈钢做护衬，以防止火热直接加热钛材。
新炉子或长时间不用的炉子在加热时，应空烧去除炉内水分后在使用。
四锻造：用便携式温度计测量当毛坯温度达到900℃时，取出进行锻造，与其接触的各种工装及锤头下砧工作温度必须高于150~250℃以上，终锻温度为700℃。
五、锻造工艺流程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，使其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。
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. 锻造热效应某牌号高温钛合金铸锭在快锻机上开坯锻造后，在α+β两相区多火次加热锻造为φ165mm棒材，热处理后观察其低倍组织为模糊晶组织，显微组织为等轴组织，为理想的α+β双相钛合金等轴组织，组织照片见图1a。
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。
钛合金熔模精密铸造中常见缺陷及其预防措施
钛合金熔模精密铸造中常见缺陷及其预防措施
王新英;黄东;赵嘉琪;吴鹤;南海
【期刊名称】《材料工程》
【年(卷),期】2003(000)0z1
【摘要】钛合金具有很高的化学活性,在熔融状态下几乎与所有的耐火材料都发生化学反应,因此在钛合金熔模铸造工艺中总会存在一些问题,只有对钛合金铸件缺陷产生的原因和预防方法有较全面的认识,才能在生产中采取有效措施来消除和防止,认识这些缺陷的特性和它们对钛合金铸件使用性能的影响,才能制订合理的技术检验标准,保证合格铸件的安全使用,又能有效地提高铸件成品率.本文较详细地介绍了钛合金铸件的一些常见铸造缺陷和预防方法.
【总页数】3页(P235-236,242)
【作者】王新英;黄东;赵嘉琪;吴鹤;南海
【作者单位】北京航空材料研究院,北京,100095;北京航空材料研究院,北
京,100095;北京航空材料研究院,北京,100095;北京航空材料研究院,北京,100095;北京航空材料研究院,北京,100095
【正文语种】中文
【中图分类】TG292
【相关文献】
1.钛合金熔模精密铸造技术分析 [J], 杨红霞
2.ZTA15钛合金熔模精密铸造浇注用铁基引流工装的优化 [J], 李义军;赵云霞
3.钛合金熔模精密铸造技术的发展现状 [J], 宋浩;韩冬;赵军;刘时兵;史昆;徐凯;刘鸿羽;李重阳
4.大型复杂钛合金铸件熔模精密铸造技术 [J], 冉兴;吕志刚;曹建;李培杰
5.大型复杂薄壁钛合金铸件熔模精密铸造研究现状及发展 [J], 肖树龙;陈玉勇;朱洪艳;田竟;吴宝昌
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钛合金常见锻造缺陷及预防策略
刘兴旺
【摘要】钛合金由于具有高比强、低密度、耐高温、抗腐蚀及无磁性等优异的综合性能，使其成为当代航空航天领域最具前途的金属结构材料之一。
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。
【期刊名称】《黑龙江科技信息》
【年(卷),期】2016(000)003
【总页数】1页(P28-28)
【关键词】钛合金;材料;结构
【作者】刘兴旺
【作者单位】哈尔滨东安发动机集团有限公司，黑龙江哈尔滨 150066
【正文语种】中文
1.1 组织不均匀。
金属锻压过程中，由于外摩擦等因素影响会产生不均匀变形，这对实现成形和成形后材料组织性能有重要影响。
钛合金在变形温度800℃～950℃时，晶粒尺寸虽然得到了细化，但再结晶体积分数较9；在950℃～1150℃时，动态再结晶较为充分，组织均匀性相应得到改善，但温度超过1050℃，晶粒过分长大，合金组织粗化严重。
具体如图1。
这种粗大α块又称大白块，与网篮组织中细9的正常α条相比，其晶界面比较粗糙，凹凸不平，在形态上表现为不均匀，粗大、由晶界向晶内生长，而正常α条的晶界面比较平滑，影响了锻件质量。
1.2 对性能的影响。
首先，容易变形。
若工具预热温度过低，设备的打击速度低，变形程度又较大，往往在纵剖面或横截面上形成X形剪切带。
水压机上非等温镦粗时尤其如此。
这是因为工具温度低，坯料与工具接触造成金属坯料表层激冷，变形过程中，金属产生的变形热又来不及向四周热传导，从表层至中心形成较大的温度梯度，结果金属形成强烈流动的应变带。
其次，有残留铸造组织。
钛合金。
锻件有残留铸造组织时，横向低倍组织的心部呈暗灰色，无金属光泽，有网状结构，纵向无明显流线；高倍组织中的树枝晶完整，主干支干互成90°。
高温合金的残留锻造组织，在低倍组织中为柱状晶，枝干未破碎；高倍组织中的晶粒极为粗大，局部有破碎的细9品粒。
1.3 裂紋缺陷。
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。
锻造产生的裂纹，可能是锻造折叠还有可能是锻造后的淬火裂纹，制备裂纹的横向金相试样看看裂纹附近的组织，是否有过热过烧的组织，能分析裂纹断口，看看断口表面氧化物的成分。
2.1 改善钛合金自由锻件组织均匀性。
首先，在钛合金大规格棒材的轧制生产过程中，由于变形道次少，原始铸坯中粗大、不均匀组织往往得不到充分、有效改善。
棒材低倍组织容易产生晶粒粗大且不均匀。
同时，防止在钛合金中出现这种不均匀组织。
钛合金在熔炼凝固过程中，由于各类合金元素的平衡分配系数≠1，致使后凝固的晶界处有α稳定元素富集与偏析，所以在其富集处α相首先析出，并沿晶界向晶内生长，从而形成了粗大α块，微区成分偏析是产生这种不均匀组织的根
本原因。
第三，打碎柱状晶，改善宏观偏析，把铸态组织变为锻态组织，并在合适的温度和应力条件下焊合内部孔隙，从而不断提高材料的致密度。
通过这些举措能够使锻件的冲击韧度、疲劳强度及持久性能等也随之得到了提高，然后通过零件的最后热处理就能得到零件所要求的硬度、强度等良好的综合性能。
2.2 防范性能缺陷。
首先，必须考虑锻造过程中的中心热效应。
不能连续重击坯料。
钛合金锻造在有条件的情况下建议采用压力机或快锻机，该类锻造设备打击速度低，锻造过程中坯料瞬时应变速率较低，产生的变形热不是非常明显，同时有足够时间进行变形热扩散，不会导致瞬时心部温度明显增高。
其次，采用预成形或顶锻，加大顶部、根部及毛边槽桥部与模槽连接处的圆角半径，加大内外模锻斜度等措施，能有利于避免金属流动过程中急剧转弯而造成上述缺陷。
第三，钛和钛合金的变形抗力大，锻造温度窄和缺陷敏感性高。
钛材的加热要防污染，一般采用电炉、感应炉，用煤气炉加热时火焰不能直接喷射到金属表面上。
钛材的锻造温度一般控制在800-1150℃之间，加热温度不宜高，时间不宜长，否则容易被气体污染，吸氢，
吸氧，使晶粒粗大影响锻件质量。
2.3 防范裂纹缺陷。
首先，模具要预热。
模具预热为使锻造顺利进行，并减少锻造过程中金属的温降，尤其是减少坯料表面激冷，锻造钛合金的模具需要预热。
否则，金属的温降和表面激冷将使金属不能很好地填充模具型槽及有可能导致很多裂纹。
用于钛合金锻造的模具预热系统通常是可拆式的，但有时也采用装在压力机上的加热装置。
可拆式模具加热系统通常是燃气加热器，它可以在模块装配到锻造设备之前将模具缓慢加热到所需温度区间。
固演在压力机上的加热装置通常采用感应加热或电阻加热。
其次，要多向反复镦拔。
它是在β转变点温度以上80～120℃始锻，交替进行2～3次镦粗和拔长，同时交替改变轴线和棱边。
这样使整个毛坯截面获得非常均一的具有β区变形特征的再结晶细晶组织。
如毛坯在轧机上轧制，可不
必进行此种多向镦拔。
第三，锻造时，棱角处冷却最快。
因此拔长时必须多次翻转
毛坯，并调节锤击力，以免产生锐角。
锤上锻造，开始阶段要轻打，变形程度不超过5%～8%，随后可以逐步加大变形量。
近年来，钛合金因其高的比强度、优异的耐腐蚀性、良好的生物相容性等优点，迅速发展成为具有强大生命力的新型关键结构材料，被广泛应用于航空航天、军事工业、石油化工以及医疗卫生等领域。
因此，加强钛合金锻造缺陷的形成，并采取有效预防措施具有十分重要的价值。
【相关文献】
［1］张利军，李时威.解决钛合金薄壁工件切削加工变形的工艺［J］.金属加工（冷加工），2011（20）.
［2］薛光荣，夏敏勇.N_2O-C_2H_2火焰原子吸收光谱法测定变形钛合金中铁［J］.现代科学仪器，2009（2）.
［3］危荃，邬冠华，钟德煌，吴伟.SAFT成像技术在棒材超声成像检测中的应用［J］.无损检测，2008（7）.。