钛合金的常见缺陷及其控制

1、二.近年来钛合金典型失效案例-案例一,TB6钛合金旋翼主桨毂中央件断裂分析 某型飞机钛合金旋翼主桨毂中央件试验件在经历500h（低周载荷谱50块）低周疲劳试验后，在高周疲劳试验进行至20h （11.5万次）时，在轴承U形槽圆弧过渡处发生断裂，高周疲劳寿命远未达到疲劳试验大纲的要求，旋翼材质为TB6钛合金锻件。,二.近年来钛合金典型失效案例-案例一,失效钛合金旋翼主桨毂中央件外观,断裂处,二.近年来钛合金典型失效案例-案例一,源区处的熔滴形貌,二.近年来钛合金典型失效案例-案例一,源区处熔滴表面形貌,二.近年来钛合金典型失效案例-案例一,分析结论： 中央件断裂性质为高周疲劳断裂，裂纹萌生应力较小

2、； 钛合金表面的熔滴是导致疲劳裂纹萌生的原因； 建议进一步查找钛合金熔滴的来源。,二.近年来钛合金典型失效案例-案例二,TC18钛合金上扭力臂表面“白斑”分析 2008年4月10日，某厂委托中国航空工业失效分析中心对钛合金锻件低倍试样上出现的异常“白斑”区进行分析，该上扭力臂的材料牌号为TC18钛合金。,二.近年来钛合金典型失效案例-案例二,表面存在“白斑” 的试样外观,二.近年来钛合金典型失效案例-案例二,表面“白斑”的宏观形貌,基体处正常金相组织,二.近年来钛合金典型失效案例-案例二,“白斑”处金相组织,二.近年来钛合金典型失效案例-案例二,分析结论： 低倍试样 “白斑”区性质相同，均为轻

3、微烧伤所致； “白斑”区和正常基体部位微区化学成分无明显差异，未见金属或非金属夹杂缺陷； 造成其表面出现轻微烧伤与前期低倍试样加工过程中的磨削有关。,二.近年来钛合金典型失效案例-案例三,TA15钛合金管材开裂失效分析 某批次TA15钛合金管材经热校形加工后入库，在放置一段时间后检查发现该批次多件管材表面上存在轴向裂纹。基本加工工艺过程为：板材卷筒焊接620去应力退火冷胀形热校形车边。,二.近年来钛合金典型失效案例-案例三,开裂的TA15钛合金管材外观,二.近年来钛合金典型失效案例-案例三,管材内表面上花斑及裂纹形貌,二.近年来钛合金典型失效案例-案例三,从内表面起源的裂纹金相形貌,二.近年来

4、钛合金典型失效案例-案例三,分析结论： TA15钛合金管材轴向裂纹是从内表面的花斑处线状起源，向外表面扩展，为晶间开裂特征； 内表面局部短时超温形成的花斑和表层残余拉应力的共同作用导致了管材表面裂纹的产生； 花斑的形成可能与管材表面的污染有一定的关系。,二.近年来钛合金典型失效案例-案例四,TC4钛合金螺钉断裂失效分析 某构件装配时，需装4个螺钉，在安装最后一个螺钉时，该螺钉发生了断裂，该螺钉的材料为TC4钛合金。失效分析结果表明，螺钉的断裂的主要原因是螺钉内含有异常的富Zn夹杂。,二.近年来钛合金典型失效案例-案例四,螺钉断口上异常的富Zn夹杂,二.近年来钛合金典型失效案例-案例五,TB3钛

5、合金螺钉断裂失效分析 M410和M414两种不同规格钛合金螺钉在使用限力扳手进行装配预紧时，在达到规定的扭转力矩之前，各有两螺钉发生断裂。两规格螺钉材料均为TB3钛合金，钛丝生产工艺过程为：真空冶炼锻造轧制冷拉真空退火除氢检验。,二.近年来钛合金典型失效案例-案例五,断口表面上的缺陷形貌,二.近年来钛合金典型失效案例-案例五,缺陷处金相形貌,二.近年来钛合金典型失效案例-案例五,分析结论： 螺钉的断裂性质相同，均为脆性断裂； 内部存在缺陷是螺钉断裂的主要原因； 螺钉的内部缺陷是在热加工工艺（熔炼、锻造等）过程中形成的。,二.近年来钛合金典型失效案例-案例六,20034172M三级静子内环缺陷分析 2004年9月，某公司生产的三级静子内环毛坯在机加工后进行X光探伤，发现有呈线形的缺陷显示，缺陷位于铸件补焊处，三级静子内环为ZTC4铸造后经热等静压成型，在对铸件的X光检查过程中曾发现过一处内部缺陷，后将该处缺陷铣削清除后进行了重新补焊。,二.近年来钛合金典型失效案例-案例六,20034172M三级静子内环缺陷位置,二.近年来钛合金典型失效案例-案例六,缺陷处的金相形貌,二.近年来钛合金典型失效