鈦合金夾雜物射線無損檢測

鈦合金鍛件的超聲波探傷 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℃)等優點，已經越來越多地用作飛機和飛機發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代國外飛機上采用鈦合金的重量比已經達到30%左右，可見鈦合金在航空工業上的應用有著廣闊的前途。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。采用無損檢測技術以保證鈦合金制品的冶金和加工質量，就是一個很重要的課題。

　　鈦合金鍛件中容易出現的缺陷

　　一、偏析型缺陷

　　除了β偏析、β斑、富鈦偏析及條狀α偏析外，最危險的是間隙型α穩定偏析(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穩定偏析(II型α偏析)，也因伴有裂紋并有脆性而構成危險性缺陷。

　　二.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)中的硬質合金刀具崩屑或不適當的電極焊接工藝(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，還有鈦化物夾雜等。

　　夾雜物的存在容易導致裂紋的發生與擴展，是不允許存在的缺陷(例如蘇聯1977年的資料中規定，鈦合金X射線照相檢查時發現直徑0.3~0.5mm的高密度夾雜物就必須予以記錄)。

　　三.殘余縮孔

　　見實例。

　　四.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。

　　五.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，在鍛造變形過程中，由于表面摩擦力大，內部變形不均勻性明顯以及內外溫差大等，容易在鍛件內部產生剪切帶(應變線)，嚴重時即導致開裂，其取向一般沿最大變形應力方向。

　　六.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造成過熱，引起顯微組織變化，產生過熱魏氏組織。

　　鈦合金鍛件超聲探傷的幾個問題

　　除了一般鍛件超聲探傷方法中應當注意的問題外，鈦合金鍛件的超聲探傷還有以下幾個需要注意的問題。

　　一. 原材料的冶金質量

　　前面第二部分所述的缺陷大部分是在原材料上就存在的，結合考慮我國鈦工業生產的實際情況(原材料、工藝等)，加上鈦合金價格昂貴，加工困難，并且鍛件的形狀一般都比較復雜，使得鍛件的超聲探傷存在一定的困難(例如死角、盲區、探測方向不利等)，為了將質量隱患盡早阻絕在初始階段，應該嚴格把好原材料的冶金質量關，其超聲驗收標準應該從嚴要求，其方法也應該更為詳細。

　　例如，對鈦合金圓棒，除了按一般周面360°的徑向入射縱波探傷外，還應作周面360°的弦向橫波探傷(折射角一般為45°)，以保證發現直探頭無法發現的表面和近表面缺陷(例如徑向裂紋)。對于鈦合金方坯、餅坯、環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變線產生的裂紋(在橫截面上多為近似45°取向)及某些傾斜取向的缺陷，還應作折射角45°的徑向橫波探傷(國外有些標準還要求作水中5°入射縱波檢查和折射角60°的徑向、弦向橫波檢查，如英國的RPS705和美國的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相當)的頻率。在評定、鑒別缺陷時，有時還要使用更高的頻率(如蘇聯資料建議使用20MHz的頻率)。