TC6鈦合金棒材黑條紋缺陷的解析

TC6(Ti-6Al-2.5Mo-1.5Cr-0.5Fe-0.3Si)是一種綜合性能良好的馬氏體型a+/3兩相鈦合金，其使用溫度可達450，廣泛應用于航空工業的重要結構件，如機翼葉片和航空發動機盤等。由于TC6鈦棒是兩相鈦合金，如果微區成分不均勻，必然會引起宏觀組織及顯微組織的異常，從而導致異常區域與正常區域硬度的顯著差異，使材料在整體上表現為性能不均勻，最終萌生疲勞裂紋源，給零件使用的安全性帶來極大隱患，同時降低該合金的使用壽命。 針對某TC6鈦合金棒料加工產品在進行低倍檢査時發現的黑條紋缺陷問題，為了準確判斷缺陷類型，采用金相顯微鏡對顯微組織進行觀察，確定其金相組織異常區域;再用掃描電鏡分析黑條紋區為富鉬貧鋁的化學成分偏析缺陷;通過顯微硬度測試確定該黑條紋區的成分偏析為非脆性偏析。試驗結果表明，按照上述方法可以有效判定TC6合金成分偏析及其類型;且確定該類型缺陷不影響使用，切除后可交貨。可通過控制鈦合金鑄錠原料選擇、混料及電極制備過程、熔煉過程中電壓和電流來減少或消除此類缺陷。 鈦合金的偏析，按偏析部位與正常區硬度的高、低差別分類，可將其分為硬偏析（硬度高于正常區，又稱脆性偏析）與軟偏析（硬度低于正常區，又稱非脆性偏析）兩類。如果產品中僅存在非脆性偏析，且各項性能符合產品標準的要求，一般切除該偏析后產品仍可交付使用；脆性偏析則不允許剔除后交貨，應整批報廢。筆者探討了TC6合金棒材偏析中遇到的非脆性偏析的分析與判定方法，旨在為產品檢驗提供借鑒，以提高產品質量。

1)對目視發現的TC6棒材黑條紋缺陷，采用金相顯微鏡對其顯微組織進行觀察，缺陷區與正常區差別不大，不能判斷缺陷類型;進一步用掃描電鏡對該棒材缺陷區進行化學成分分析，該缺陷區為富鉅貧鋁的化學元素偏析;最終結合顯微硬度測試確定該TC6棒材的偏析類型為富鉅貧鋁的非脆性偏析;通過顯微組織觀察、微區成分分析及和顯微硬度測試相結合的方法，可以有效判定TC6合金成分偏析及其類型。

2)該TC6合金棒材中的偏析為富鉅貧鋁的非脆性偏析，不影響使用，切除后可繼續交貨;可通過控制原料選擇、混料及電極制備參數、熔煉過程中電壓和電流來減少或消除此類缺陷。