一、偏析型缺陷,除β偏析、β斑、富钛偏析和条状α偏析外,较危险的是间隙型α稳定偏析(I型α偏析),钛合金管厂家的产品其周围常伴有细孔、裂纹,含氧、氮等气体,脆性较大。富铝型α稳定偏析(II型α偏析)也伴有裂纹和脆性,构成危险缺陷。二、夹杂物是由高熔点和高密度金属夹杂物引起的缺陷,钛合金管厂家生产的产品是由钛合金成分中的高熔点、高密度元素熔化不充分而留在基体中(如钼夹杂物)形成的,也有冶炼原料(特别是回收料)中混入的硬质合金工具碎片或电极焊接工艺不当(钛合金冶炼一般采用真空自耗电极重熔法),如钨极电弧焊,留下钨夹杂物、钛夹杂物等高密度夹杂物。夹杂物的存在很容易导致裂纹的发生和扩展,因此不存在缺陷(例如,在苏联1977年的数据中,为了对钛合金进行X射线检测,必须记录直径为0.3-0.5mm的高密度夹杂物)。三、残余缩孔引起的缺陷,见实例。四、孔洞,孔不一定是单一的,也可能是多个密集的,这将加速低周疲劳裂纹的扩展速度,导致提前疲劳破坏。五、裂纹主要指锻造裂纹。钛基体的粘度大,流动性差,导热性差,因此在锻造变形过程中,由于表面摩擦力大,内部变形不均匀明显,内外温差大等原因,容易在锻件内部产生剪切带(应变线),严重时会引起裂纹,其取向通常是沿着较大变形应力方向。六、过热引起的缺陷钛合金的导热性较差,除了锻造或原材料加热不当外,由于锻造过程中变形的热效应,容易引起过热。
为了防止钛合金在超成形中氧化、氢吸收和其他微量元素的污染,需要采取技术措施使成形的钛合金部件具有良好的性能。主要措施是涂层保护、真空加热和惰性气体(氩)保护。涂层保护法,清洗后,钛合金管厂家在成型毛坯表面涂上一定厚度的保护涂层,零件脱模后,用碱洗、酸洗或吹砂的方法去除涂层。涂料应具备以下主要性能:a、耐高温,能在750—1050℃高温下使用;b.应具有一定的润滑作用,钛合金管厂家防止毛坯在成型过程中被擦伤;c、涂层在工作温度下能牢固附着在坯料表面;d、加热后易于清除;e、无有害物质,不污染环境,不妨碍人体健康。经过鉴定适于钛管和钛合金超塑成形使用的涂料有:Ti—2醇溶性制剂可与Ti—3石墨类润滑剂配合使用,适于在750—1050℃下热成形使用;KBC—12水溶性制剂,可与石墨水剂配合使用。
钛盘管的焊接,焊缝工艺评定试验和腐蚀试验合格后,方可施焊产品。依据焊接工艺评定编制焊接工艺规程,钛合金管厂家依据焊接工艺规程的参数及要求进行盘管的焊接。由于盘管较长,拼焊时比较重,手动旋转比较困难,所以盘管可以放在可旋转的支撑轮上,可以旋转焊接。同时先采用7根直钛管一组进行组焊后一道焊接,焊接时分两层,打底焊时管内通纯氩气进行保护(先通氩10~15min,将管内的空气排净才可以焊接),焊接处管外用保护罩进行保护,待焊的焊口用胶带密封住,钛合金管厂家将管口用胶带密封并插入氩气管通氩气,最后一个管口胶带密封,并打几个小孔,以便排除空气和氩气。所有焊接口焊接底部焊接后进行盖面焊接,盖面焊接时保护管内的水,注意水必须填充管内,防止管内留有空气,管外用保护罩通过氩气。焊接时,钛管的温度必须随时控制在200℃以下。
真空成形,钛管对零件壁厚薄、表面亮度要求高、氢脆敏感性强的β型钛合金,真空成形。真空成形不一定需要昂贵的真空加热设备。只要在坯料和模具的上下型腔之间形成密封的空间,在加热过程中,特别是在从400℃以上到成形温度期间,上下型腔中的空气被真空单元逐渐抽出,模具的上下型腔之间的相交程度达到10(-3)托以上,并且在成形过程中通过切断管子和充入氩气可以达到成形目的。钛合金管厂家将方法用于钛箔波纹板的成形,取得了满意的效果。当真空度控制在10^(-3)乇时含氢量低于标准要求,当真空度达到10^(-5)乇时可得到光亮的表面的零件。另外,对于中等厚度、表面凹凸光亮要求不高的零件,钛合金管厂家也可采用真空充氩保护方法在球形气瓶成型过程中进行这方面的测试,效果也较好。
钛的焊接性分析,钛是一种活性金属,能在室温下形成含氧致密的氧化物薄膜,保持高的稳定性和耐腐蚀性。540℃以上生成的氧化膜则不致密。高温下钛与氧、氮、氢反应速度较快,钛在300℃以上快速吸氢,400℃以上开始吸氧、吸氮,600℃以上快速吸氧,700℃以上快速吸氮。氧气、氮对钛的溶解使钛的塑性和韧性降低,氢对钛的溶解使钛的脆性增强,韧性急剧下降。碳通过间隙固溶于钛,提高钛的强度,降低塑性,碳含量超过溶解度时,会产生硬脆的TiC,呈网状分布,容易产生裂纹。此外,钛的熔点高,比热及导热系数小,冷却速度慢,焊接热影响区在高温下停留时间长,高温极易过热粗化,造成接头塑性下降。钛的可焊性可以从钛的上述特性来分析。为了保证焊接接头的性能,钛合金管厂家应控制碳、氮、氧和氢的侵入。因此,如何在高温下保持钛的清洁和保护是关键问题。同时,钛合金管厂家应控制焊接接头的温度,避免过热影响焊接接头的性能。氩是惰性气体,既不与钛形成固溶体,也不与其他元素发生反应,因此钛的焊接适用于氩弧焊,但氩气的纯度应很高,一般纯度≥99.99%。
钛管如何成形?钛的形成是在室温下完成的,这与钢相似。钛在室温下的延展性低于其他结构金属之一。这自动导致降低的拉伸成形性和较大的弯曲半径。鉴于这种特性,有时使用热成型,尤其是在需要更激烈的弯曲(或拉伸成型时)。钛合金管厂家生产的钛的弹性模量是钢的一半,这意味着成型过程会引起明显的反弹(制造商补偿这一特性)。同样,鉴于钛的磨损趋势(大于钢的磨损趋势),润滑是管材成型过程的重要组成部分。成型准备,大多数情况下,钛在成形操作前不需要采取其他措施。钛合金管厂家在收到锭子后使用它们,但这可能并不总是奏效。在注意其表面的任何标记(如凿子)后,这些标记将通过不同的处理(喷砂、酸洗等)去除。)。此外,如果有尖边,在实际管材成型工艺之前应使其光滑。否则有裂边的风险,影响产品质量。