鈦合金的常見缺陷及其控制（課堂PPT）

1、1二二. .近年來鈦合金典型失效案例近年來鈦合金典型失效案例- -案例一案例一TB6TB6鈦合金旋翼主槳轂中央件斷裂分析鈦合金旋翼主槳轂中央件斷裂分析 某型飛機(jī)鈦合金旋翼主槳轂中央件試驗(yàn)件在經(jīng)歷某型飛機(jī)鈦合金旋翼主槳轂中央件試驗(yàn)件在經(jīng)歷500h500h（低（低周載荷譜周載荷譜5050塊）低周疲勞試驗(yàn)后，在高周疲勞試驗(yàn)進(jìn)行至塊）低周疲勞試驗(yàn)后，在高周疲勞試驗(yàn)進(jìn)行至20h 20h （11.511.5萬次）時(shí)，在軸承萬次）時(shí)，在軸承U U形槽圓弧過渡處發(fā)生斷裂，高周疲形槽圓弧過渡處發(fā)生斷裂，高周疲勞壽命遠(yuǎn)未達(dá)到疲勞試驗(yàn)大綱的要求，旋翼材質(zhì)為勞壽命遠(yuǎn)未達(dá)到疲勞試驗(yàn)大綱的要求，旋翼材質(zhì)為TB6TB6鈦合

2、金鈦合金鍛件。鍛件。2二二. .近年來鈦合金典型失效案例近年來鈦合金典型失效案例- -案例一案例一失效鈦合金旋翼主槳轂中央件外觀失效鈦合金旋翼主槳轂中央件外觀 斷裂處斷裂處3二二. .近年來鈦合金典型失效案例近年來鈦合金典型失效案例- -案例一案例一 源區(qū)處的熔滴形貌源區(qū)處的熔滴形貌 4二二. .近年來鈦合金典型失效案例近年來鈦合金典型失效案例- -案例一案例一源區(qū)處熔滴表面形貌源區(qū)處熔滴表面形貌5二二. .近年來鈦合金典型失效案例近年來鈦合金典型失效案例- -案例一案例一分析結(jié)論：分析結(jié)論： 中央件斷裂性質(zhì)為高周疲勞斷裂，裂紋萌生應(yīng)力較??；中央件斷裂性質(zhì)為高周疲勞斷裂，裂紋萌生應(yīng)力較?。?鈦

3、合金表面的熔滴是導(dǎo)致疲勞裂紋萌生的原因；鈦合金表面的熔滴是導(dǎo)致疲勞裂紋萌生的原因；1.1.建議進(jìn)一步查找鈦合金熔滴的來源。建議進(jìn)一步查找鈦合金熔滴的來源。6二二. .近年來鈦合金典型失效案例近年來鈦合金典型失效案例- -案例二案例二TC18TC18鈦合金上扭力臂表面鈦合金上扭力臂表面“白斑白斑”分析分析 20082008年年4 4月月1010日，某廠委托中國航空工業(yè)失效分析日，某廠委托中國航空工業(yè)失效分析中心對(duì)鈦合金鍛件低倍試樣上出現(xiàn)的異常中心對(duì)鈦合金鍛件低倍試樣上出現(xiàn)的異常“白斑白斑”區(qū)區(qū)進(jìn)行分析，該上扭力臂的材料牌號(hào)為進(jìn)行分析，該上扭力臂的材料牌號(hào)為TC18TC18鈦合金。鈦合金。7二二.

4、 .近年來鈦合金典型失效案例近年來鈦合金典型失效案例- -案例二案例二表面存在表面存在“白斑白斑” 的試樣外觀的試樣外觀8二二. .近年來鈦合金典型失效案例近年來鈦合金典型失效案例- -案例二案例二表面表面“白斑白斑”的宏觀形的宏觀形貌貌9基體處正常金相組織基體處正常金相組織二二. .近年來鈦合金典型失效案例近年來鈦合金典型失效案例- -案例二案例二“白斑白斑”處金相組織處金相組織10二二. .近年來鈦合金典型失效案例近年來鈦合金典型失效案例- -案例二案例二分析結(jié)論：分析結(jié)論： 低倍試樣低倍試樣 “白斑白斑”區(qū)性質(zhì)相同，均為輕微燒傷所致；區(qū)性質(zhì)相同，均為輕微燒傷所致； “白斑白斑”區(qū)和正?；?/p>

5、體部位微區(qū)化學(xué)成分無明顯差異，區(qū)和正?；w部位微區(qū)化學(xué)成分無明顯差異，未見金屬或非金屬夾雜缺陷；未見金屬或非金屬夾雜缺陷； 造成其表面出現(xiàn)輕微燒傷與前期低倍試樣加工過程中造成其表面出現(xiàn)輕微燒傷與前期低倍試樣加工過程中的磨削有關(guān)。的磨削有關(guān)。 11二二. .近年來鈦合金典型失效案例近年來鈦合金典型失效案例- -案例三案例三TA15TA15鈦合金管材開裂失效分析鈦合金管材開裂失效分析 某批次某批次TA15TA15鈦合金管材經(jīng)熱校形加工后入庫，在放鈦合金管材經(jīng)熱校形加工后入庫，在放置一段時(shí)間后檢查發(fā)現(xiàn)該批次多件管材表面上存在軸向置一段時(shí)間后檢查發(fā)現(xiàn)該批次多件管材表面上存在軸向裂紋?；炯庸すに囘^程為

6、：板材裂紋?；炯庸すに囘^程為：板材卷筒卷筒焊接焊接620620去應(yīng)力退火去應(yīng)力退火冷脹形冷脹形熱校形熱校形車邊。車邊。12二二. .近年來鈦合金典型失效案例近年來鈦合金典型失效案例- -案例三案例三開裂的開裂的TA15TA15鈦合金管材外觀鈦合金管材外觀 13二二. .近年來鈦合金典型失效案例近年來鈦合金典型失效案例- -案例三案例三管材內(nèi)表面上花斑及裂紋形貌管材內(nèi)表面上花斑及裂紋形貌 14二二. .近年來鈦合金典型失效案例近年來鈦合金典型失效案例- -案例三案例三從內(nèi)表面起源的裂紋金相形貌從內(nèi)表面起源的裂紋金相形貌內(nèi)表面一側(cè)15二二. .近年來鈦合金典型失效案例近年來鈦合金典型失效案例-

7、-案例三案例三分析結(jié)論：分析結(jié)論： TA15TA15鈦合金管材軸向裂紋是從內(nèi)表面的花斑處線狀鈦合金管材軸向裂紋是從內(nèi)表面的花斑處線狀起源，向外表面擴(kuò)展，為晶間開裂特征；起源，向外表面擴(kuò)展，為晶間開裂特征； 內(nèi)表面局部短時(shí)超溫形成的花斑和表層殘余拉應(yīng)力內(nèi)表面局部短時(shí)超溫形成的花斑和表層殘余拉應(yīng)力的共同作用導(dǎo)致了管材表面裂紋的產(chǎn)生；的共同作用導(dǎo)致了管材表面裂紋的產(chǎn)生；1.1.花斑的形成可能與管材表面的污染有一定的關(guān)系?；ò叩男纬煽赡芘c管材表面的污染有一定的關(guān)系。16二二. .近年來鈦合金典型失效案例近年來鈦合金典型失效案例- -案例四案例四TC4鈦合金螺釘斷裂失效分析鈦合金螺釘斷裂失效分析 某構(gòu)件

8、裝配時(shí)，需裝某構(gòu)件裝配時(shí)，需裝4 4個(gè)螺釘，在安裝最后一個(gè)螺個(gè)螺釘，在安裝最后一個(gè)螺釘時(shí)，該螺釘發(fā)生了斷裂，該螺釘?shù)牟牧蠟獒敃r(shí)，該螺釘發(fā)生了斷裂，該螺釘?shù)牟牧蠟門C4TC4鈦合鈦合金。失效分析結(jié)果表明，螺釘?shù)臄嗔训闹饕蚴锹萁?。失效分析結(jié)果表明，螺釘?shù)臄嗔训闹饕蚴锹葆攦?nèi)含有異常的富釘內(nèi)含有異常的富ZnZn夾雜。夾雜。17二二. .近年來鈦合金典型失效案例近年來鈦合金典型失效案例- -案例四案例四螺釘斷口上異常的富螺釘斷口上異常的富ZnZn夾雜夾雜18二二. .近年來鈦合金典型失效案例近年來鈦合金典型失效案例- -案例五案例五TB3TB3鈦合金螺釘斷裂失效分析鈦合金螺釘斷裂失效分析 M4M

9、41010和和M4M41414兩種不同規(guī)格鈦合金螺釘在使用兩種不同規(guī)格鈦合金螺釘在使用限力扳手進(jìn)行裝配預(yù)緊時(shí)，在達(dá)到規(guī)定的扭轉(zhuǎn)力矩之限力扳手進(jìn)行裝配預(yù)緊時(shí)，在達(dá)到規(guī)定的扭轉(zhuǎn)力矩之前，各有兩螺釘發(fā)生斷裂。兩規(guī)格螺釘材料均為前，各有兩螺釘發(fā)生斷裂。兩規(guī)格螺釘材料均為TB3TB3鈦鈦合金，鈦絲生產(chǎn)工藝過程為：真空冶煉合金，鈦絲生產(chǎn)工藝過程為：真空冶煉鍛造鍛造軋制軋制冷拉冷拉真空退火除氫檢驗(yàn)。真空退火除氫檢驗(yàn)。 19二二. .近年來鈦合金典型失效案例近年來鈦合金典型失效案例- -案例五案例五斷口表面上的缺陷形貌斷口表面上的缺陷形貌20二二. .近年來鈦合金典型失效案例近年來鈦合金典型失效案例- -案例

10、五案例五缺陷處金相形貌缺陷處金相形貌21二二. .近年來鈦合金典型失效案例近年來鈦合金典型失效案例- -案例五案例五分析結(jié)論：分析結(jié)論： 螺釘?shù)臄嗔研再|(zhì)相同，均為脆性斷裂；螺釘?shù)臄嗔研再|(zhì)相同，均為脆性斷裂； 內(nèi)部存在缺陷是螺釘斷裂的主要原因；內(nèi)部存在缺陷是螺釘斷裂的主要原因； 1.1.螺釘?shù)膬?nèi)部缺陷是在熱加工工藝（熔煉、鍛造等）螺釘?shù)膬?nèi)部缺陷是在熱加工工藝（熔煉、鍛造等）過程中形成的。過程中形成的。22二二. .近年來鈦合金典型失效案例近年來鈦合金典型失效案例- -案例六案例六20034172M20034172M三級(jí)靜子內(nèi)環(huán)缺陷分析三級(jí)靜子內(nèi)環(huán)缺陷分析 20042004年年9 9月，某公司生產(chǎn)

11、的三級(jí)靜子內(nèi)環(huán)毛坯在機(jī)月，某公司生產(chǎn)的三級(jí)靜子內(nèi)環(huán)毛坯在機(jī)加工后進(jìn)行加工后進(jìn)行X X光探傷，發(fā)現(xiàn)有呈線形的缺陷顯示，缺陷位光探傷，發(fā)現(xiàn)有呈線形的缺陷顯示，缺陷位于鑄件補(bǔ)焊處，三級(jí)靜子內(nèi)環(huán)為于鑄件補(bǔ)焊處，三級(jí)靜子內(nèi)環(huán)為ZTC4ZTC4鑄造后經(jīng)熱等靜壓鑄造后經(jīng)熱等靜壓成型，在對(duì)鑄件的成型，在對(duì)鑄件的X X光檢查過程中曾發(fā)現(xiàn)過一處內(nèi)部缺陷，光檢查過程中曾發(fā)現(xiàn)過一處內(nèi)部缺陷，后將該處缺陷銑削清除后進(jìn)行了重新補(bǔ)焊。后將該處缺陷銑削清除后進(jìn)行了重新補(bǔ)焊。 23二二. .近年來鈦合金典型失效案例近年來鈦合金典型失效案例- -案例六案例六20034172M20034172M三級(jí)靜子內(nèi)環(huán)缺陷位置三級(jí)靜子內(nèi)環(huán)缺陷位置24二二. .近年來鈦合金典型失效案例近年來鈦合金典型失效案例- -案例六案例六缺陷處的金相形貌缺陷處的金相形貌25二二. .近年來鈦合金典型失效案例近年來鈦合金