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TA18（Ti-3Al-2.5V）鈦合金管冷軋開(kāi)裂原因分析
發(fā)布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司www.jshcn.cn
更新時(shí)間：2015-12-07
TA18（Ti-3Al-2.5V）鈦合金是從TC4（Ti-6Al-4V）鈦合金演變而來(lái)的低鋁當(dāng)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(xué)性能和耐腐蝕性能，而且具有優(yōu)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(yīng)用于飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)液壓和燃油管路系統(tǒng)，自行車(chē)三角架和手把、高爾夫球桿、釣魚(yú)竿，石油鉆井用套管及熱交換器管等。
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某批TA18鈦合金管材在從斷面Φ70mm×8mm冷軋至Φ55mm×6mm的過(guò)程中出現(xiàn)大量的開(kāi)裂，宏觀觀察裂紋沿著管體縱向局部分布，管體表面沒(méi)有明顯劃傷的痕跡,裂紋穿透了管壁，形成穿透型裂紋，導(dǎo)致該批管材60%報(bào)廢。為了查明該TA18合金管材冷軋開(kāi)裂原因，在典型的開(kāi)裂部位和正常部位上取樣，分析化學(xué)成分、顯微組織、斷口形貌和組織的顯微硬度，并對(duì)開(kāi)裂原因進(jìn)行分析研究。
在斷口開(kāi)裂部位和正常部位分別取樣3個(gè)，采用ICP全譜直讀光譜儀和TC-600氧氮分析儀測(cè)定其化學(xué)成分。在開(kāi)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(xué)顯微鏡觀察其微觀組織。在開(kāi)裂部位取樣，在JEOLJSM-5610LV掃描電子顯微鏡觀察開(kāi)裂斷面的表面形貌。在開(kāi)裂部位和正常部位分別取金相試樣3個(gè)，利用HMV-2T島津顯微硬度計(jì)在金相試樣上測(cè)試均勻5點(diǎn)處硬度，測(cè)試條件為9.8N/30s。
TA18鈦合金管材冷軋開(kāi)裂部位和正常部位的成分分析中發(fā)現(xiàn)了Fe元素含量的超標(biāo)和O元素含量接近標(biāo)準(zhǔn)上限。顯微組織檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)正常部位的組織為等軸組織，開(kāi)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(fā)現(xiàn)晶粒粗大，有向魏氏組織轉(zhuǎn)變的傾向。顯微鏡觀察開(kāi)裂斷面為沿晶脆性斷裂。硬度檢驗(yàn)結(jié)果顯示開(kāi)裂部位的維氏硬度平均值比正常部位的高出15%。
試驗(yàn)結(jié)果表明，TA18鈦合金在熔煉過(guò)程中添加鐵釘，它在混布料過(guò)程中未能均勻分布，造成電極中的Fe含量不均勻，最終導(dǎo)致熔煉鑄錠中Fe的局部偏析。由于Fe偏析，將導(dǎo)致該區(qū)域內(nèi)的顯微硬度值比基體偏高15%左右，形成硬化塊，它是導(dǎo)致其后續(xù)的冷軋管材開(kāi)裂的主要原因。
????為了驗(yàn)證分析問(wèn)題的準(zhǔn)確性，隨后在TA18合金配料中將鐵釘改為T(mén)iFe和VAlFe，在后續(xù)的軋制過(guò)程中未發(fā)現(xiàn)開(kāi)裂狀況，說(shuō)明問(wèn)題分析和改進(jìn)措施是有效的。
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