目前钛合金中常见的铸造缺点重要有组织过热及不均、、、浮泛、、、裂纹等，，这些缺点通常在钛合金产品显微组织查抄或超声波检测中很易发现，，重要是在钛合金产品铸造过程中工艺参数节制不当形成的，，所以在铸造过程中需凭据分歧个性的钛合金资料选择相宜的变形速度（铸造设备）、、、加热铸造温度、、、道次变形量及锻后冷却速度。钛合金由于拥有低密度、、、高比强、、、耐高温、、、抗侵蚀及无磁性等优异的综合机能，，使其成为现代航空航天领域最具前途的金属结构资料之一。随着钛合金的大量利用，，其冶金质量问题也日益引起业界人士的宽泛关注，，因而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、、、锻棒及轧制型材等大局。铸造变形是保障钛合金资料获得梦想组织与机能的最重要伎俩，，但是不正确的铸造工艺往往会使钛合金产品出现一些不梦想的组织和冶金缺点，，从而恶化其力学机能，，给钛合金产品的正常使用造成潜在：，，同时给出产及使用厂家造成大量浪费，，故钻研分析各类钛合金铸造缺点的形成机理，，并采取有效预防措施拥有极度重要的价值。 　　

1、、、浮泛型缺点 　　

某批次φ70mm规格TA7钛合金棒在出厂超声波检测时发现超标缺点波，，对其缺点地位解剖后进行了横向低倍查抄，，侵蚀后低倍上发现大量“麻坑”，，重要就集中在钛棒材中心区域，，钛棒1/4半径之外区域则未发现“麻坑”。随后对麻坑处进行了高倍观察，，发现其为晶间浮泛类缺点，，缺点处显微组织照片见图4。有的钻研以为“麻坑”景象与侵蚀有关, 随侵蚀功夫增长，，“麻坑”景象越显著；也有的钻研以为“麻坑”可能与杂质元素Fe 含量较多有关。但是上述概念很难诠释超声波检测存在超标缺点波的景象及高倍分析中发现的浮泛景象。 　　

大量工程实际证明，，TA7铸造工艺机能较其他TC4、、、TC11等钛合金要差，，铸造过程中比其他钛合金更易产生开裂，，且裂纹扩大速度快。钛、、、铝合金等金属资料在进行大应变（如超塑成形）时易诱发疏松，，出现浮泛甚至产生断裂，，TA7钛合金中浮泛就是大应变诱发产生的。在高应变率下，，TA7钛合金的流变应力较静态下显著增长，，但塑性显著降低；随着应变率增长，，流变应力应变增长，，但存在一个临界应变率，，超过临界值，，资料将产生断裂；当应变率达到临界值时，，资猜中产生绝热剪切带，，并在带中形成微浮泛，，在外加应力作用下，，浮泛逐步荟萃长大甚至形成微裂纹。微浮泛总是沿最大剪切变带形成，，这是由于在局域化变形中，， 最大剪切带内变形剧烈从而温度较高，，使带内资料软化，，成为裂纹、、、浮泛等缺点产生的梦想场所，，TA7钛棒在铸造过程中棒材中心区域变形量最大且变形热扩散最慢，，变形温度最高，，故在大变形过程中最易出现浮泛。 　　

钻研批注，，金属资料塑性变形过程中陪伴着组织状态的变动，，重要有晶粒长大、、、等轴晶拉长、、、晶粒动弹和滑动、、、位错增殖、、、动态回复和再结晶及浮泛形核和长大等。晶界滑移是塑性变形的重要机制，，晶界滑移会引起部门应力集中，，故障晶界滑移的进一步产生，，当应力集中无法借助位错活动解除时，，浮泛就会形核，，继而发成长大？
？８》河畔仍谌蔷Ы绱π魏，，随着变形量增长，，空敞起头长大，，且浮泛并非以等轴状态长大，，而是以椭圆形的方式长大？
？８》阂紫蚱叫欣αΨ窒淼木Ы缋┥，，从而在拉应力方向形成定向的空位流，，不休向浮泛中心荟萃，，使浮泛得以沿平行于拉伸方向长大。大量文件中提到该合金铸造过程中易出现“麻点”和浮泛，，通过对TA7钛合金“麻点”及孔洞类缺点形成机理分析，，我们总结出了一套预防TA7钛合金锻件浮泛类缺点的有效法子，，就是严格节制每火次变形量≤50%，，严格节制变形速度，，最好选取油压机或水压机铸造，，尽量预防选取锤上铸造，，在出产中获得了优良成效。 

2、、、铸造热效应 　　

某商标高温钛合金铸锭在快锻机上开坯铸造后，，在α+β两相区多火次加热铸造为φ 165mm棒材，，热处置后观察其低倍组织为：ё橹，，显微组织为等轴组织，，为梦想的α+β双相钛合金等轴组织，，组织照片见图1a。将上述φ 165mm棒材锯切下料后，，在相变点下50℃加热后，，在30kN液压锤大将其锻成φ 110mm×110mm方坯，，随后对方坯进行解剖分析时，，发现其心部为清澈晶，，显微组织照片见图1b，，显微组织为α板条+β转，，是典型魏氏组织，，存在清澈的晶界，，α属于钛合金中的过热组织，，距离理论20～30mm为半清澈晶，，显微组织照片见图1c，，显微组织为α板条+α等轴+β转，，α 等轴数量稀少，，α板条数量居多，，存在断续散布晶界α；距离理论0～20mm领域内为：。某批次φ80mm规格TC4钛合金棒材，，其显微组织为典型等轴α组织（见图2a），，初生α等轴含量达到70%以上。在940℃（合金相变点995℃）加热锤上模锻后，，其模锻件心部显微组织见图2b，，初生α等轴含量仅渣滓15%左右，，为铸造温度过热造成。 　　

钛合金在相变点(α+β/β转变温度)以上变形获得网篮组织或魏氏组织塑性、、、委顿机能差，，所以绝大无数钛合金产品技术尺度中要求近α 型、、、α +β 型双相钛合金制品，，显微组织通常是综合机能较好的等轴组织或双态组织，，所以近α型、、、α+β型双相钛合金制品铸造通常选择在相变点以下30～60℃加热铸造。大量钻研及工程实际证明，，随着铸造加热温度的升高，，双相钛合金显微组织中初生α等轴的含量显著降低，，而α板条含量显著增长。也就是说双相钛合金在相变点以下加热时，，随着加热温度升高，，组织中初生α等轴逐步向β相转变，，从而导致加热铸造后的钛合金显微组织中初生α等轴含量降低、、、状态变小，，α板条含量增多，，当加热铸造温度超过钛合金相变点之后，，双相钛合金组织中的初生α等轴全数隐没，，为板条状网篮组织或魏氏组织。钛热导率为0.036c a l/c m·s·℃（1cal/cm·s·℃=418.68W/cm·K），，室温时是铝的1/15，，铁的1/5。钛合金在锤上铸造过程中，，由于瞬时变形速度大（锤上变形7~9m/s）、、、进攻频率高，，造成合金内部流动应力过大，，亏损大量机械能短功夫内转化为内部热量，，由于坯料心部变形较周围大且散热前提差，，以至坯料内部温度升高、、、变形水平最大中心区域温度靠近，，甚至超过合金相变点，，导致最终坯猜中心显微组织中初生α等轴急剧削减，，甚至全数隐没，，过热严重时组织转变为机能极度差的魏氏组织。以上典型两种双相钛合金经过锤上铸造后，，其显微组织中的初生α等轴含量急剧削减，，α板条含量相应增长，，显微组织由梦想的等轴组织转变为较差的魏氏组织，，重要原因就是钛合金在瞬时剧烈变形过程中产生过热景象造成的。 　　

钛合金在铸造变形中，，通常情况下中心部位是剧烈变形区，，所以中心是温升最高的区域，，将中心部位温升情况作为制订铸造工艺的重要凭据。选取铸造速度较快的锻锤铸造钛合金时，，必须思考铸造过程中的中心热效应，，不能陆续重击坯料。钛合金铸造在有前提的情况下建议选取压力机或快锻机，，该类铸造设备进攻速度低，，铸造过程中坯料瞬时应变速度较低，，产生的变形热不是极度显著，，同时有足够功夫进行变形热扩散，，不会导致瞬时心部温度显著增高。 　　

3. 组织不均匀 　　

某批次TC17钛合金模锻件进行显微组织观察时，，发现其网篮组织中存在肯定的大块状α相（俗称粗壮α块）见图3。该TC17钛合金模锻件是选取亚β铸造工艺出产的（相变点上40℃加热模锻，，锻后空冷），，进展得到显微组织是均匀一致的网篮组织。 　　

这种粗壮α块又称大白块，，与网篮组织中藐小的正常α条相比，，在状态上阐发为粗壮、、、不均匀，，由晶界向晶内成长，，很少出现交错景象，，其晶界面比力粗糙，，凹凸不平，，而正常α条的晶界面比力滑润。钻研证明，，这种粗壮α块的显微硬度要比正常α条低约l0%，，以至合金塑性与热不变机能降落，，影响了锻件质量，，所以必须预防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，，以至后凝固的晶界处有α不变元素富集与偏析，，所以在其富集处α相首先析出，，并沿晶界向晶内成长，，从而形成了粗壮α块，，微区成分偏析是产生这种不均匀组织的底子原因。 　　

微区成分结晶偏析是由于平衡分配系数k0>1或k0<1造成的，，合金先后结晶区域溶质浓度分歧形成的偏析属于正常偏析，，这种偏析很难齐全预防，，但可用适当措施加以节制。一方面通过改进优化铸锭熔炼工艺参数加以节制，，另一方面通过适当的铸造工艺加以改善解除。铸造工艺方面，，首先在其铸锭开坯铸造时，，选取适当的高温均匀化处置，，对于铸锭柱状组织区域的微观晶内枝晶偏析通过均匀化退火或变形再结晶改善和解除；其次在合金坯料及制品模锻过程当选取适当的锻后冷却方式加以节制，，克制其显微组织中出现粗壮α块。上述TC17钛合金锻件在亚β模锻后，，选取空冷是其出现粗壮α块的诱因，，锻后冷却速度慢，，过冷度小，，形核率低，，因而α相有足够功夫长大形成粗壮α块。 　　亚β锻后选取快冷（水冷或油冷）可显著减轻或克制粗壮α块出现，，加快冷却速度、、、增长过冷度，，可提高α相形核率，，只管部门区域存在合金元素偏聚，，具备成长粗壮α块的前提，，但α相还没来得及长大与归并，，整个组织的相变过程已经实现了，，节制冷速能够显著扭转析出α相状态与散布法规。锻后水冷或油冷将铸造产生的晶体缺点（位错、、、亚晶）和位错密度增长的变形组织全数或部门固定到室温，，为随后热处置过程中再结晶增长了大量的结晶主题，，在随后热处置时，，β相的析出机制由空冷前提下的感生形核机制变为独立形核方式，，得到藐小、、、混乱、、、交错的条状初生α和次生α，，这种组织能够显著提高合金的综合机能。 我公司是一家出产钛及钛合金、、、钨、、、钼、、、钽、、、铌、、、锆、、、镍金属棒材的出产厂家，，出产各类规格、、、商标的钛棒，，公司对产品的质量有较高的加工及检验，，（如产品的化学成分、、、力学机能、、、金相组织、、、公差、、、垂直度、、、探伤），，切合美国尺度 ASTM/ B348尺度。

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