由于鈦棒具有高的比強(qiáng)度、較寬的工作溫度范圍以及優(yōu)異的耐腐蝕性，因而在航空及宇航等工業(yè)得到廣泛應(yīng)用，特別是α-β兩相鈦合金。α-β兩相鈦合金在平衡狀態(tài)下的顯微組織以

　　筆者對α-β兩相鈦合金棒材在生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)的各種偏析缺陷采用理化手段對其性質(zhì)及形成原因進(jìn)行了深人分析，初步提出了減少或消除偏析缺陷的工藝控制措施。

　　間隙元素偏析是指碳、氮和氧的偏析。碳、氮、氧富集會(huì)使卩相的相變點(diǎn)升高相硬度增高和變脆.最嚴(yán)重的情況是這些元素的化合物存在于鈦合金半成品中，最常見的是氮化鈦夾雜物。這種缺陷可能是由氧化的海綿鈦或含有氮和氧化合物的中間合金引起;也可能是焊接電極時(shí)，由于氬氣保護(hù)不好而導(dǎo)致鈦合金被氧化和氮化所致。鈦合金中存在氮化鈦時(shí)，經(jīng)過變形后其附近區(qū)域經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)空洞或裂紋缺陷。

　　某批號(hào)規(guī)格為舛5mm的TC1鈦合金棒在出廠超聲波檢測時(shí)發(fā)現(xiàn)有未超標(biāo)缺陷反射波,經(jīng)檢驗(yàn)其低倍組織心部存在白色亮斑，掃描電鏡分析發(fā)現(xiàn)亮斑處存在線狀孔洞，隨后使用電子探針對該處成分進(jìn)行分析.確定為富鈦偏析區(qū)。

　　綜合上述結(jié)果可以看出，合金元素貧化(富鈦偏析)在鈦合金中經(jīng)常以亮斑形式出現(xiàn)，其高倍組織特征表現(xiàn)形式主要有:塊狀海綿鈦未熔化、單相等軸組織、《相含量增多（富集）、β相含量減少。對于這種偏析筆者認(rèn)為其顯微組織不僅局限于上述特點(diǎn)，在實(shí)際生產(chǎn)中還可能會(huì)遇到其他特點(diǎn)，主要取決于偏析區(qū)與基體之間合金元素的濃度梯度。對偏析區(qū)和基體的顯微硬度測試結(jié)果顯示，富鈦偏析區(qū)的硬度稍低于基體。這種偏析的產(chǎn)生很可能是由于在爐內(nèi)焊接電極時(shí)，作為起弧料的海綿鈦焊接不牢，熔化時(shí)發(fā)生掉塊或者壓制電極，造成電極端部含有的中間合金較少，一次熔煉時(shí)由于凝固快來不及均勻化,從而引起局部合金成分偏析。

　　由以上α-β兩相鈦合金棒材實(shí)際生產(chǎn)中產(chǎn)生偏析的原因來分析，主要與鈦合金的熔煉工藝有關(guān)，在鑄錠中就已經(jīng)存在。目前，國內(nèi)工業(yè)化生產(chǎn)鈦合金鑄錠均采用真空自耗電弧熔煉，對于一般用途的鈦合金，采用兩次真空自耗熔煉工藝熔煉鑄錠;對于航空發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵件或重要件用鈦合金，一般要求采用三次真空自耗熔煉工藝熔煉鑄錠。為了減少或消除合金鑄錠中的偏析，應(yīng)從以下幾個(gè)方面進(jìn)行。

　　(1)海綿鈦的選用及檢查，海綿鈦應(yīng)盡量選用顆粒度小的，同時(shí)應(yīng)采用目視法把燃燒過的和氧化或氮化了的海綿鈦挑選出去，以保證鈦合金熔煉所使用海綿鈦的質(zhì)量。

　　(2)禁止使用鈦屑。在工業(yè)化生產(chǎn)中為了降低成本和提高回收料的利用率在壓制電極時(shí)往往要加人一定比例的鈦肩和料頭。機(jī)加工產(chǎn)生的鈦屑.其表層很容易被氧化。經(jīng)多火次鍛造切下的料頭表面的氧化層和氮化層很厚，很難去除干凈特別是存在裂紋和折疊的料頭污染層更難清除。

　　(3)電極布料時(shí)盡量使各種配料均勻分布。

　　(4)盡量采用小顆粒中間合金和其他添加料。

　　(5)電極一定要壓嚴(yán)實(shí)，防止因海綿鈦之間以及海綿鈦與其他合金元素(包括中間鈦合金棒)結(jié)合不牢而導(dǎo)致熔煉時(shí)發(fā)生掉塊。

　　(6)盡量減少或取消電極制備時(shí)的焊接，如果需要焊接，最好采用真空等離子焊接方法。

　　(7)優(yōu)化熔煉參數(shù)，合理安排熔煉各階段的熔煉電流.特別是熔煉初期和提縮冒口時(shí)的熔煉電流.在穩(wěn)定熔煉階段，一定要保證熔煉電流的平穩(wěn),以防止電流波動(dòng)造成熔化和凝固的不平衡。

　　(8)每次熔煉前一定要將爐膛清理干凈，熔煉時(shí)保證爐膛內(nèi)的真空度和漏氣率達(dá)到技術(shù)要求。

　　另外，為了減少偏析，鍛造前可以將鑄錠在β相區(qū)以上較高溫度長時(shí)間保溫，使偏析區(qū)和基體的合金元素得到相對較為充分的擴(kuò)散，使微K的成分得到一定程度的均勻化，改善微觀偏析。保溫溫度越高，保溫時(shí)間越長，合金元素?cái)U(kuò)散速率越大，均勻化程度也越充分。雖然該方法不能有效地消除偏析，但可以降低偏析程度或消除微區(qū)輕微的成分偏析。在實(shí)際生產(chǎn)過程鑄錠開坯時(shí).因鑄錠在β單相區(qū)保溫的溫度較高，可以適當(dāng)延長鑄錠的加熱和保溫時(shí)間，起到減輕偏析的作用。