引言

Ti80（Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo）是一种综合机能优良的α+β两相钛合金，由于其优良的耐蚀性、强韧性、无磁性与可焊性蹬着势，Ti80合金已宽泛利用于深潜器与舰船[1-3]。

Ti80合金在服役时持久浸泡在海水中，且会受波浪及海上漂浮物的冲刷和撞击，接受巨大的冲击载荷作用，这对资料机能要求极度高。若是服役资料微区成分不均匀，必然会引起宏观及显微组织的异常，而这种异；崾棺柿显谡迳喜⑽懿痪，最终萌生委顿裂纹源，降低使用寿命，对舰船的安全性也是极大隐患[4]。

本文探求了Ti80合金棒材低倍查抄中遇到的黑斑情况，并对其进行了分析与判定，旨在为提逾越产质量，为检验提供借鉴。

1、 尝试与步骤

1.1 尝试资料

笔者在对某Ti80钛合金棒料进行低倍观察时发现数个状态不规定的黑斑。如图1所示，揣度为冶金缺点。为正确判定缺点类型，进一步分析缺点产生的原因，从而为提高产品质量提供援手，本文对该Ti80钛合金产品进行了进一步检测分析。

该棒材原料按尺度要求配料，经三次真空自耗电弧炉熔炼，造成铸锭，取样分析化学成分，了局如表1所示。该了局切合技术和谈要求，注明整批资料的化学成分没有问题。

而后钛合金铸锭在相变点以上开坯，下料后，再经过屡次墩拔铸造，加工成制品前坯料，最后在相变点以下成型，造成制品钛合金棒材毛坯料，经扒皮，抛光，最后为制品棒材。送检时，任取一支棒材下料取样，查抄低倍横截面。铸造出产过程均切合要求。

1.2 尝试仪器

用ZEISS Observer.A1m光学金相显微镜观察棒材显微组织。用JSM-6460钨灯丝扫描电子显微镜进行微区成分分析。用401MWD显微硬度计进行显微硬度测试。

2、 了局与会商

2.1 显微组织

由图2可见，Ti80钛合金正常区域的显微组织为α+β两相区加工的组织，所有原始β晶界充分破碎，是典型的双态组织；初生α含量约60%。黑斑缺点区域的显微组织为近β或β相区加工组织，无初生α相，为魏氏组织，这与钛合金钟装β斑”的缺点类型类似。因而，从显微组织的了局我们初步判定黑斑缺点区为偏析区域。

2.2 微区成分分析

用显微组织检验结束的试样切取其中蕴含正常区和缺点区的一幼块作为扫描电镜试样，进行区域标识，选取EDS（扫描电镜的能谱仪）别离对正常区与缺点区进行微区成分分析，并用SEM进行组织观察，检测区域如图3所示，了局见表2，SEM观察照片见图4。

表2中的正常区域能谱分析了局验证了整批资料化学成分的检测了局，整批资料的化学成分是合格的。但是，在黑斑缺点区域却出现了显著的富钼和贫铝元素的情况，钛元素含量与正常区域靠近。由此，我们判断该Ti80合金棒材为贫铝型的偏析。

2.3 硬度检测

别离对缺点区域和正常区域进行显微维氏硬度测试。了局如表3所示。由表3可见，缺点区域和正常区域的硬度值未出现显著误差，缺点处的硬度也满足技术要求，这切合贫铝型偏析的特点。

2.4 力学机能

该批Ti80钛合金棒材的力学机能如表4所示，均切合技术和谈要求。

2.5 超声检测

除上述步骤表，还对黑斑区域进行了超声检测，经扫查发现最高一处异常反射波如图5所示。从图中能够看出该棒材试样超声探伤杂波高度约10%屏幕，异常组织波高约20%屏幕，该异常波确当量为?1.2-21dB。该异常组织通过超声检测的方式只可能发现很幽微的反射波，与正常组织的杂波之间较难分辨。因而，用超声波探伤无法检测该缺点。

2.6 会商

综合上述检测了局，能够判断该黑斑缺点为β斑。

从微区成分了局能够看出，Mo、Ni、Zr元素含量在β斑区和异常区均无较大差距，Al元素含量在β斑区与正常区存在显著差距，Al元素为α不变元素，β斑区Al元素含量显著偏低，因而能够判定此β斑区为贫铝的成吩飓析。

由于Al元素为α不变元素，Al含量的偏低就会造成该区域的相变温度比正常区域的相变温度偏低，基于两相区双沉热处置后得到的显微组织可知，该区域与正常区的相变点差距应大于30℃。因而，Al含量偏低区域在热处置过程中由于整体温度高于本区域的相变温度，导致Al含量偏低区域的初生α相齐全转变为β相，最终形成β斑。

凭据此β斑的阐发特点，产生的可能原因是Al中央合金部门颗粒过大，经过三次VAR熔炼，未能充分溶解均匀，造成Al元素散布不均。并且此β斑散布的情况可推演出，此β斑并非荟萃于铸锭的心部，应该是离散性的散布于铸锭的各个部位，且密度大[5,6]。

为相识除此类缺点，建议在Ti80钛合金熔炼过程中，节造好海绵钛粒杜纂中央合金的均匀性以及混料时化学成分的均匀性。

3 、实现语

经过显微组织观察、微区成分分析及扫描电镜观察和显微硬度测试，确定该批Ti80钛合金棒材为贫铝型的β斑。

建议在Ti80钛合金熔炼过程中，节造好海绵钛与中央合金粒度的均匀性以及混料时化学成分的均匀性。

参考文件

[1] 袁满,曹玉如,张亚娟,等.Ti80钛合金相变点的测定[J].热加工工艺,2013,42(14):57-59,92

[2] 王云,罗登超,王莎,等.热处置对Ti80冷轧管材力学机能和组织的影响[J].热加工工艺,2019,48(10):200-202.

[3] 权思佳,宋克兴,张斌斌,等.热处置工艺对Ti80合金显微组织的影响[J].资料热处置学报,2018,39(5):44-51.

[4] 朱勤,张延生,何龙，TC4合金棒材成吩飓析组织的分析与判定[J].罕见金属快报,2007,5:37-39.

[5] 蔡建明,张旺峰.TC11钛合金叶片上亮条和暗条的性质及节造[J].资料工程,2005,1:16-19.

[6] 李冬梅,王晓凤,任春燕,等.Ti80铸锭合金元素成吩旖均性的钻研[J].中国钛业,2013,4:28-29.