鈦合金比重小(約4.5)、熔點高(1600℃左右)、塑性好,具有比強度高、耐蝕性強,能在高溫下長期工作(目前熱強鈦合金已用于500℃)等優(yōu)點,因而已經(jīng)越來越多地用作飛機和飛機發(fā)動機的重要承載部件,除了鈦合金材料的鍛件外,還有鑄件、板材(如飛機蒙皮)、緊固件等等?,F(xiàn)代國外飛機上采用鈦合金的重量比已經(jīng)達到30%左右,可見鈦合金在航空工業(yè)上的應(yīng)用有著廣闊的前途。當然,鈦合金也存在如下缺點:例如變形抗力大、導熱性差、缺口敏感性較大(1.5左右)、顯微組織的變化對機械性能影響較顯著等,從而導致在冶煉、鍛造加工和熱處理時的復雜性。因此,采用無損檢測技術(shù)以保證鈦合金制品的冶金和加工質(zhì)量,就是一個很重要的課題。以下主要介紹鈦合金鍛件探傷中易出現(xiàn)的缺陷:
1、偏析型缺陷
除了β偏析、β斑、富鈦偏析及條狀α偏析外,最危險的是間隙型α穩(wěn)定偏析(I型α偏析),其周圍常伴有細小的孔洞、裂紋,含有氧、氮等氣體,脆性較大。還有富鋁型α穩(wěn)定偏析(II型α偏析),也因伴有裂紋并有脆性而構(gòu)成危險性缺陷。
2、夾雜物
多是高熔點、高密度的金屬夾雜物。由鈦合金成分中高熔點、高密度元素未充分熔化留在基體中形成(例如鉬夾雜),也有混在冶煉原材料(特別是回收材料)中的硬質(zhì)合金刀具崩屑或不適當?shù)碾姌O焊接工藝(鈦合金的冶煉一般采用真空自耗電極重熔法),例如鎢極電弧焊,留下的高密度夾雜物,如鎢夾雜,此外還有鈦化物夾雜等。
夾雜物的存在容易導致裂紋的發(fā)生與擴展,因此是不允許存在的缺陷(例如蘇聯(lián)1977年的資料中規(guī)定,鈦合金X射線照相檢查時發(fā)現(xiàn)直徑0.3~0.5mm的高密度夾雜物就必須予以記錄)。
3、殘余縮孔
4、孔洞
孔洞不一定單個存在,也可能呈多個密集存在,會使低周疲勞裂紋擴展速度加快,造成提前疲勞破壞。
5、裂紋
主要指鍛造裂紋。鈦合金的粘性大,流動性差,加上導熱性不好,因而在鍛造變形過程中,由于表面摩擦力大,內(nèi)部變形不均勻性明顯以及內(nèi)外溫差大等,容易在鍛件內(nèi)部產(chǎn)生剪切帶(應(yīng)變線),嚴重時即導致開裂,其取向一般沿最大變形應(yīng)力方向。
6、過熱
鈦合金的導熱性較差,在熱加工過程中除了加熱不當造成鍛件或原材料過熱外,在鍛造過程中還容易因為變形時的熱效應(yīng)造成過熱,引起顯微組織變化,產(chǎn)生過熱魏氏組織。