钛合金TC4棒材轧制产生黑条纹缺陷的原因

TC4(Ti-6Al-4V)是一种综合性能良好的马氏体型a+/3两相钛合金，其使用温度可达450摄氏度，广泛应用于航空工业的重要结构件，例如如机翼叶片和航空发动机盘。

由于TC4是两相钛合金，如果微区成分不均匀，必然会引起宏观组织及显微组织的异常，从而导致异常区域与正常区域硬度的显著差异，使材料在整体上表现为性能不均匀，最终萌生疲劳裂纹源，给零件使用带来极大的安全性隐患，同时降低该合金的使用寿命。

本文就TC4钛合金棒料加工产品在进行低倍检査时发现的黑条纹缺陷的问题，展开讨论。

为了准确判断缺陷类型，采用金相显微镜对显微组织进行观察，确定其金相组织异常区域；再用扫描电镜分析黑色条纹区，确定为富钼贫铝的化学成分偏析缺陷；通过显微硬度测试确定该黑条纹区的成分偏析为非脆性偏析。

检查结果表明，按照上述方法可以有效判定TC4钛合金成分偏析及其类型；且确定该类型缺陷是否影响使用，如果确定为非脆性偏析，切除后即可交货。

钛合金的偏析，按偏析部位与正常区硬度的高、低差别分类，可将其分为硬偏析（硬度高于正常区，又称脆性偏析）与软偏析（硬度低于正常区，又称非脆性偏析）两类。 如果产品中仅存在非脆性偏析，且各项性能符合产品标准的要求，一般切除该偏析后产品仍可交付使用；脆性偏析则不允许剔除后交货，应整批报废。

小结：

• 对目视发现的TC4钛棒黑条纹缺陷，通过显微组织观察、微区成分分析及和显微硬度测试相结合的方法，可以有效判定TC4钛合金成分偏析及其类型。
• 可通过控制钛合金铸锭原料选择、混料及电极制备过程、熔炼过程中电压和电流来减少或消除此类缺陷。