鈦合金夾雜物射線無(wú)損檢測(cè)

鈦合金鍛件的超聲波探傷 鈦合金比重小(約4.5)、熔點(diǎn)高(1600℃左右)、塑性好，具有比強(qiáng)度高、耐蝕性強(qiáng)，能在高溫下長(zhǎng)期工作(目前熱強(qiáng)鈦合金已用于500℃)等優(yōu)點(diǎn)，因而已經(jīng)越來(lái)越多地用作飛機(jī)和飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)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(jī)蒙皮)、緊固件等等?，F(xiàn)代國(guó)外飛機(jī)上采用鈦合金的重量比已經(jīng)達(dá)到30%左右，可見(jiàn)鈦合金在航空工業(yè)上的應(yīng)用有著廣闊的前途。當(dāng)然，鈦合金也存在如下缺點(diǎn)：例如變形抗力大、導(dǎo)熱性差、缺口敏感性較大 (1.5左右)、顯微組織的變化對(duì)機(jī)械性能影響較顯著等，從而導(dǎo)致在冶煉、鍛造加工和熱處理時(shí)的復(fù)雜性。因此，采用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)以保證鈦合金制品的冶金和加工質(zhì)量，就是一個(gè)很重要的課題。

　　鈦合金鍛件中容易出現(xiàn)的缺陷

　　一、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(xiǎn)的是間隙型α穩(wěn)定偏析(I型α偏析)，其周?chē)０橛屑?xì)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(xiǎn)性缺陷。

　　二.夾雜物

　　多是高熔點(diǎn)、高密度的金屬夾雜物。由鈦合金成分中高熔點(diǎn)、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(dāng)?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(dǎo)致裂紋的發(fā)生與擴(kuò)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(shí)發(fā)現(xiàn)直徑0.3~0.5mm的高密度夾雜物就必須予以記錄)。

　　三.殘余縮孔

　　見(jiàn)實(shí)例。

　　四.孔洞

　　孔洞不一定單個(gè)存在，也可能呈多個(gè)密集存在，會(huì)使低周疲勞裂紋擴(kuò)展速度加快，造成提前疲勞破壞。

　　五.裂紋

　　主要指鍛造裂紋。鈦合金的粘性大，流動(dòng)性差，加上導(dǎo)熱性不好，因而在鍛造變形過(guò)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(yán)重時(shí)即導(dǎo)致開(kāi)裂，其取向一般沿最大變形應(yīng)力方向。

　　六.過(guò)熱

　　鈦合金的導(dǎo)熱性較差，在熱加工過(guò)程中除了加熱不當(dāng)造成鍛件或原材料過(guò)熱外，在鍛造過(guò)程中還容易因?yàn)樽冃螘r(shí)的熱效應(yīng)造成過(guò)熱，引起顯微組織變化，產(chǎn)生過(guò)熱魏氏組織。

　　鈦合金鍛件超聲探傷的幾個(gè)問(wèn)題

　　除了一般鍛件超聲探傷方法中應(yīng)當(dāng)注意的問(wèn)題外，鈦合金鍛件的超聲探傷還有以下幾個(gè)需要注意的問(wèn)題。

　　一. 原材料的冶金質(zhì)量

　　前面第二部分所述的缺陷大部分是在原材料上就存在的，結(jié)合考慮我國(guó)鈦工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際情況(原材料、工藝等)，加上鈦合金價(jià)格昂貴，加工困難，并且鍛件的形狀一般都比較復(fù)雜，使得鍛件的超聲探傷存在一定的困難(例如死角、盲區(qū)、探測(cè)方向不利等)，為了將質(zhì)量隱患盡早阻絕在初始階段，應(yīng)該嚴(yán)格把好原材料的冶金質(zhì)量關(guān)，其超聲驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該從嚴(yán)要求，其方法也應(yīng)該更為詳細(xì)。

　　例如，對(duì)鈦合金圓棒，除了按一般周面360°的徑向入射縱波探傷外，還應(yīng)作周面360°的弦向橫波探傷(折射角一般為45°)，以保證發(fā)現(xiàn)直探頭無(wú)法發(fā)現(xiàn)的表面和近表面缺陷(例如徑向裂紋)。對(duì)于鈦合金方坯、餅坯、環(huán)坯等除了作垂直入射的縱波探傷外，考慮到可能存在沿鍛造變形應(yīng)變線產(chǎn)生的裂紋(在橫截面上多為近似45°取向)及某些傾斜取向的缺陷，還應(yīng)作折射角45°的徑向橫波探傷(國(guó)外有些標(biāo)準(zhǔn)還要求作水中5°入射縱波檢查和折射角60°的徑向、弦向橫波檢查，如英國(guó)的RPS705和美國(guó)的DPS4.713)。

　　由于鈦合金探傷靈敏度要求較高，故縱波探傷宜用5MHz，橫波探傷用2.5MHz(兩者在同一材料中波長(zhǎng)相當(dāng))的頻率。在評(píng)定、鑒別缺陷時(shí)，有時(shí)還要使用更高的頻率(如蘇聯(lián)資料建議使用20MHz的頻率)。