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        TA18鈦合金管冷軋開裂原因分析

        時間:2015-12-08 19:37 來源:未知 作者:admin 點擊:

        TA18Ti-3Al-2.5V鈦合金是從TC4Ti-6Al-4V鈦合金演變而來的低鋁當量近α型的α+β型鈦合金。它不僅具有良好的室溫、高溫力學性能和耐腐蝕性能,而且具有優異的冷、熱加工工藝塑性、成形性、焊接性能和抗腐蝕性能等,TA18鈦合金管材廣泛應用于飛機發動機液壓和燃油管路系統,自行車三角架和手把、高爾夫球桿、釣魚竿,石油鉆井用套管及熱交換器管等。

        某批TA18鈦合金管材在從斷面Φ70mm×8mm冷軋至Φ55mm×6mm的過程中出現大量的開裂,宏觀觀察裂紋沿著管體縱向局部分布,管體表面沒有明顯劃傷的痕跡,裂紋穿透了管壁,形成穿透型裂紋,導致該批管材60%報廢。為了查明該TA18合金管材冷軋開裂原因,在典型的開裂部位和正常部位上取樣,分析化學成分、顯微組織、斷口形貌和組織的顯微硬度,并對開裂原因進行分析研究。
        在斷口開裂部位和正常部位分別取樣3個,采用ICP全譜直讀光譜儀和TC-600氧氮分析儀測定其化學成分。在開裂部位以及正常部位分別取縱向和橫向金相試樣,侵蝕劑體積比為:氫氟酸∶硝酸∶水=1∶4∶45,采用LeicaMM-6型光學顯微鏡觀察其微觀組織。在開裂部位取樣,在JEOLJSM-5610LV掃描電子顯微鏡觀察開裂斷面的表面形貌。在開裂部位和正常部位分別取金相試樣3個,利用HMV-2T島津顯微硬度計在金相試樣上測試均勻5點處硬度,測試條件為9.8N/30s。
        TA18鈦合金管材冷軋開裂部位和正常部位的成分分析中發現了Fe元素含量的超標和O元素含量接近標準上限。顯微組織檢驗發現正常部位的組織為等軸組織,開裂部位的橫向組織中β相彌散分布在α相中,縱向組織中發現晶粒粗大,有向魏氏組織轉變的傾向。顯微鏡觀察開裂斷面為沿晶脆性斷裂。硬度檢驗結果顯示開裂部位的維氏硬度平均值比正常部位的高出15%。
        試驗結果表明,TA18鈦合金在熔煉過程中添加鐵釘,它在混布料過程中未能均勻分布,造成電極中的Fe含量不均勻,最終導致熔煉鑄錠中Fe的局部偏析。由于Fe偏析,將導致該區域內的顯微硬度值比基體偏高15%左右,形成硬化塊,它是導致其后續的冷軋管材開裂的主要原因。
            為了驗證分析問題的準確性,隨后在TA18合金配料中將鐵釘改為TiFe和VAlFe,在后續的軋制過程中未發現開裂狀況,說明問題分析和改進措施是有效的。


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