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真空自耗电极电弧熔炼（VAR)钛合金的冶金缺陷主要是指夹杂和化学成分偏析，具体分类如图2-2所示。

1 低密度夹杂
钛合金中的夹杂一般分为两类，即低密度夹杂（low density in-clusion,即LDI)和高密度夹杂（high density inclusion,即HDI).低密度夹杂（LDI)主要是钛的氧化物或氮化物，其中N的质量分数可达10%以上，也可能含有0或C,0最高5%.这些元素都属于强α稳定剂，所以又称α-I型夹杂或硬α.其主要来源于污染的原材料（污染的海绵钛、中间合金或回收料等）及不规范的加工工艺（焊接污染、熔炼中空气和水的少量泄漏、初级锭打磨严重过烧等）。
尽管钛的氧化物和氮化物的密度还略高于钛基体（如TiN的密度为5.22g/cm3,钛的密度为4.5g/cm3),但因与HDI相比要低得多，因而得其名。另外，钛的氧、氮化物的硬度远高于钛基体，而且脆，因为这些都是钛的α稳定元素，所以还被形象地称为硬α夹杂。

硬α夹杂具有比钛高得多的熔点，如TiO2的熔点为1825℃,TiN的熔点约为2950℃,而边熔化边凝固方式的VAR熔炼时熔池的温度一般在1700℃左右，而且熔池液态保持时间较短，很快就凝固，难以将钛的氧化物或氮化物熔化。因TiN的熔点更高，因此，更难于熔化，与TiO2相比，TiN在实际中出现的几率更大。图2-3所示为Ti-8Al-1Mo-1V和TC4钛合金锻件上发现的硬α夹杂。
在经过变形之后，在硬α区的中心已形成孔洞。或者零件在工作时，由于硬α夹杂和基体对应力反应的显著差异，容易在夹杂区过早形成裂纹。硬α的存在极大地降低了钛合金的高、低周疲劳寿命，因此，可以认为是钛合金中最为危险的冶金缺陷。

钛合金中的硬α夹杂和基体的密度差别不大，因此，对超声波反应的声学性能没有明显差别，除非被检测材料中在硬α处已形成孔洞或裂纹，否则也很难用超声波探伤检测出。据资料报道，美国第四代机F/A-22上使用钛合金铸件的早期工程化阶段，在约200件钛铸件中共发现了20个可疑的和被确认的硬α夹杂，出现的概率约为10%.后期在钛铸件生产的车间里执行了“污染控制计划”，通过控制硬α夹杂的潜在来源及严格执行车间的清理规范等措施，大大减少了硬α夹杂的出现率。另外，引入了两种无损检测技术来检查铸件中的硬α夹杂，一种是定向排列超声检测法（phased array ultrasonic test),以检查厚的关键铸件截面；另一种是氟氢化胺腐蚀检验法（ammonium bifluoride etch inspection),以检查薄壁表面的硬α.据报道，蓝色阳极化在检查零件表面的硬α夹杂中得到了成功的应用。之外，一些钛合金生产商和航空发动机生产商也改进了超声波检测技术，采用超声波定位检测技术和多区超声波检测技术等，明显提高了缺陷的发现率。
2 高密度夹杂
高密度夹杂（HDI)一般是因在原料或回收料中混入了高熔点的金属（如W、Mo、Nb、Ta)或金属间化合物（如WC),而在VAR熔炼过程中又没有得到充分的熔化而造成的，图2-4所示分别为TC4、TC11钛合金中的Mo、Ta和W夹杂物。在进行钛的机械加工时经常用到WC硬质合金刀具，难免在钛屑或残钛中混入WC刀具崩块，由钛屑或残钛回收时带入铸锭中。HDI的存在也会严重降低钛合金零件的疲劳性能和使用可靠性。

3型缺陷
α-II型缺陷即α偏析，或称富α稳定剂（主要是Al)的区域偏析。常常与熔炼设备炉壁上的挥发物（如A1)结块落入熔池有关，特别在电子束熔炼过程中。也往往与铸锭最后熔炼阶段的封顶、提缩孔工艺不恰当，铸锭冒口切除不净有关。
4 β偏析（β斑点）
β偏析（β斑点）也是钛合金铸锭的凝固偏析，它与合金中含有较多的β稳定剂有直接的关系，如Fe、Cr、Mn、Ni和Cu等合金元素。铸锭尺寸过大、凝固过程控制不当、在真空自耗熔炼中过大的熔池和延长凝固时间都有可能导致β稳定元素的富集，成为偏析。这种偏析区的β相变温度比基体低，成为一个比基体提前相变的区域，从而降低材料或钛零件的塑性和疲劳强度。图2-5所示为各类钛合金典型的β斑点。研究表明：TB6、TC17合金等是比较容易出现β斑点的，在（α+β)型合金中也能见到β斑点。

国内外关于β斑点的研究表明：避免出现β斑点的措施也因具体合金对出现β偏析的倾向性而异，主要是通过选择恰当的中间合金、调整熔化电流强度和铸锭尺寸，实现合理的熔池深度和凝固速度来解决。TB6和TC17是出现β偏析比较敏感的合金，但合金有广泛的应用。目前能控制住β斑点的经验数据是锭型不超过ф750mm,降低输入功率（200~225kV·A,而不是400~500kV·A),以实现较低的熔化速率（5~6kg/min,而不是8~10kg/min)和较小、较浅的熔池。
至于富钛偏析则常与不规范的熔炼操作有关，如仅用海绵钛引弧、海绵钛颗粒过大、熔炼参数选择不当、熔炼过程频繁断弧造成熔化不充分等都会引起富钛偏析。

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