TA15钛合金真空自耗电弧熔炼过程中的富钛偏析研究

第36卷第3期2019年6月

Vet.36No.3

Juce2019 Ti钛工业ifi展-F

TANIUM

TA15钛合金真空自耗电弧熔炼过程中的富钛偏析研究

张飞奇，孙宝洋，李啥嫣，车伟

(陕西天成航空材料有限公司，陕西咸阳712400)

摘要：通过超声波探测、显微组织观察、能谱分析及显微硬度测试等一系列表征方法，分析了实际工业生产中TA15钛合金棒材出现的富钛偏析问题。结果显示，富钛偏析区域经抛光腐蚀后呈亮白色，为a单相组织，合金元素较少，硬度低于基体。结合熔炼工艺过程分析发现，由于一次锭起弧熔炼流较小，熔炼温低，中间合金提前熔化，少量海绵钛颗粒未熔熔池，产生富钛偏析。并于二次熔炼时富钛偏析处于炉内焊接,重熔并不能将其完全消除。通过减少或取消铸锭炉内焊接，以及对需要焊接的半成品铸锭底部进行车削处理，能够减钛合金中的钛偏。

关键词：钛合金；偏析；真空自耗电弧熔炼；海绵钛

中图分类号：TG146.23文献标识码：A文章编号：1009A964(2019)03A38A4

Research on Rich-titanium in TA18Titaniom Alloy during

Vacuum Arc Remelting Procest

Zhang FeiqA Sun Baoyang,Li Hanysn,Cha Wai

(Shaanxi Tian Cheng Aerospace Co.,Ltd.,Xianyang712400,China)

Abstraci:In this papor,tha industu pudlem of Uch-titanium s/mobUo wvs reqresexted by ultrasonic detection, micmstrnctum oUsemaSou,exerps s pectrum analysis and vickers-2arnness test.Tha results show thst Uch-titanium repiov hss tha characteristics of gloss whito aftar polisUing etch,a phase；lsch of bluy element and lowar of hyOiss compared with tha bass.Furthe/nore,combined with tha analysis of tha smelting process,A is found thst duo to tha smabor corrext in tha melting stags,so tha melting temperature is low,soma inte/nediata bloys are melted in anvadce,and v smalt amount of titanium spongo paUiclas are melted and felt into tha molten pool；resulting in titanium-Uch sevuybion.Moreovar,this sevuybion repiov,becoming also v welded paU ingot in tha chambar,cvnnot ba completety eliminated tom follow-2p remelting process.Rich-titanium seyuyb/n in t/anium bloy con ba mhuod by mducii or eliminating welding in tha ingot fuuisco and by tuuiing off tha bottom of tha semi-finisUed ingot.

Key wof U s:titanium bloy；seyreyatiou；vvcvum arc remelting；titanium spongo

0引言

工业生产中钛合金铸锭通常是将海绵钛、中间合金等混合压，通过多次真空自耗电弧熔炼（VAR）的方式获得［］。此种方法工艺灵活性高,低，但在真空自耗电弧熔炼过程中，由于中合金的纯净度及其在中的、熔炼时的、熔、熔炼艺条件的限制，容

收稿日期：2013-09-14

通信作者：张飞奇（1986—）,男，工程师。易产生低密度夹杂、高密度夹杂和富集间隙夹杂等,钛合金零的［］。而，-有关钛合金富钛偏析的，对于富钛偏析的体有得到研究J T。

TA15钛合金是一a型钛合金，具有中等的室温和高温，优良的热稳、抗蠕变、

,以及良好的焊接，应用于航领域［5］。本研究对TA15钛合金材中富钛偏析的特征及形，并提：进方案，以期为高品质TA15钛合金工业化生产提供

第3期张飞奇等：TA16钛合金真空自耗电弧熔炼过程中的富钛偏析研究36

借鉴。

1实验

以0级海绵钛、A1-V合金、AUMo合金、铝豆、海绵错、TiO.、纯铁钉等为原料，采用VAR三次熔炼制备TA1钛合金铸锭。经开坯、多道次

锻造、轧加010mm的棒材。采用Masterscan700M数声波探伤仪进行检测，发现其内部存在缺陷。在缺陷处，并经加工制备025mm的TA15钛合金样品。

经打磨抛光后，的金相腐蚀液（HF、HNO、HO体积比为2：4：94）腐蚀约1s o采用OLYMPUS-GX71型研究级倒置金相组织进行观察；采用TESCAN VEGA3XMU扫描电子显微表面形貌观察，并用附带的能谱仪区；采用TUKON010型硬度测量仪进行硬度测量，载荷为50e,加载时间为34s。

2结果与分析

0.2富钛偏析特征分析

图1为TA13钛合金棒材的超声波探测图。从图1可以看出，14.1，现明显的，说明在144.1mm深度处存在较大缺陷。这是因为一般在金属基体中如果存在宏观偏析、裂纹或其他不连组织偏析时，声在基体与缺陷表面形射，从而岀现，并且随着缺陷扩大，杂峰

变高。

/lajetgKtwa^e]

图1TA16钛合金棒材的超声波探测图Fig.1Ultrasonic detection map of TAl titanium alloy U po TAl钛合金棒材缺陷截,并

表面抛光与，得到缺陷的宏观形貌，2所示。2可以明显看岀，中有一块的偏析组织。于偏 的合金元素及组织与正常区域差大，酸溶液率而

的

图2TA1钛合金棒材缺陷部分的宏观形貌

Fig.2Macro momholoea of defect paO of TAl titanium tloy bbo

图3为TAl钛合金棒材不同区域的金相照片。

3可以看岀，偏的微观组织形貌为细小的d相等轴晶，而正常区域为常见的双态组织。这是因为TA13为近d型钛合金，经过多火次锻造变形形组织，而缺陷区域由于合金元素偏析，在同样的工艺条组织转变为等轴晶。

图4TA1钛合金棒材不同区域的金相照片

Fig.2Metallofrapps of diUerect reaions of TAl titanium alloy:

(a)Och-titanAm seareaation reaion;(b)reaion

图4和表1分别为TAl钛合金棒材不同区域的片及能谱结果。从表1可以看,偏析区域的合金元素含量相比正常区域明显降低。其中，偏析区域主元素—的质量分数达到931%，说明此处为富钛偏析,并且0稳定元素Mo、V含量极少，导致缺陷区域形成d相等轴组