真空自耗電極電弧熔煉（VAR)鈦合金的冶金缺陷主要是指夾雜和化學(xué)成分偏析，具體分類如圖2-2所示。

1 低密度夾雜
鈦合金中的夾雜一般分為兩類，即低密度夾雜（low density in-clusion,即LDI)和高密度夾雜（high density inclusion,即HDI).低密度夾雜（LDI)主要是鈦的氧化物或氮化物，其中N的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)10%以上，也可能含有0或C,0最高5%.這些元素都屬于強(qiáng)α穩(wěn)定劑，所以又稱α-I型夾雜或硬α.其主要來源于污染的原材料（污染的海綿鈦、中間合金或回收料等）及不規(guī)范的加工工藝（焊接污染、熔煉中空氣和水的少量泄漏、初級(jí)錠打磨嚴(yán)重過燒等）。
盡管鈦的氧化物和氮化物的密度還略高于鈦基體（如TiN的密度為5.22g/cm3,鈦的密度為4.5g/cm3),但因與HDI相比要低得多，因而得其名。另外，鈦的氧、氮化物的硬度遠(yuǎn)高于鈦基體，而且脆，因?yàn)檫@些都是鈦的α穩(wěn)定元素，所以還被形象地稱為硬α夾雜。

硬α夾雜具有比鈦高得多的熔點(diǎn)，如TiO2的熔點(diǎn)為1825℃,TiN的熔點(diǎn)約為2950℃,而邊熔化邊凝固方式的VAR熔煉時(shí)熔池的溫度一般在1700℃左右，而且熔池液態(tài)保持時(shí)間較短，很快就凝固，難以將鈦的氧化物或氮化物熔化。因TiN的熔點(diǎn)更高，因此，更難于熔化，與TiO2相比，TiN在實(shí)際中出現(xiàn)的幾率更大。圖2-3所示為Ti-8Al-1Mo-1V和TC4鈦合金鍛件上發(fā)現(xiàn)的硬α夾雜。
在經(jīng)過變形之后，在硬α區(qū)的中心已形成孔洞?；蛘吡慵诠ぷ鲿r(shí)，由于硬α夾雜和基體對(duì)應(yīng)力反應(yīng)的顯著差異，容易在夾雜區(qū)過早形成裂紋。硬α的存在極大地降低了鈦合金的高、低周疲勞壽命，因此，可以認(rèn)為是鈦合金中最為危險(xiǎn)的冶金缺陷。

鈦合金中的硬α夾雜和基體的密度差別不大，因此，對(duì)超聲波反應(yīng)的聲學(xué)性能沒有明顯差別，除非被檢測(cè)材料中在硬α處已形成孔洞或裂紋，否則也很難用超聲波探傷檢測(cè)出。據(jù)資料報(bào)道，美國(guó)第四代機(jī)F/A-22上使用鈦合金鑄件的早期工程化階段，在約200件鈦鑄件中共發(fā)現(xiàn)了20個(gè)可疑的和被確認(rèn)的硬α夾雜，出現(xiàn)的概率約為10%.后期在鈦鑄件生產(chǎn)的車間里執(zhí)行了“污染控制計(jì)劃”，通過控制硬α夾雜的潛在來源及嚴(yán)格執(zhí)行車間的清理規(guī)范等措施，大大減少了硬α夾雜的出現(xiàn)率。另外，引入了兩種無損檢測(cè)技術(shù)來檢查鑄件中的硬α夾雜，一種是定向排列超聲檢測(cè)法（phased array ultrasonic test),以檢查厚的關(guān)鍵鑄件截面；另一種是氟氫化胺腐蝕檢驗(yàn)法（ammonium bifluoride etch inspection),以檢查薄壁表面的硬α.據(jù)報(bào)道，藍(lán)色陽(yáng)極化在檢查零件表面的硬α夾雜中得到了成功的應(yīng)用。之外，一些鈦合金生產(chǎn)商和航空發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)商也改進(jìn)了超聲波檢測(cè)技術(shù)，采用超聲波定位檢測(cè)技術(shù)和多區(qū)超聲波檢測(cè)技術(shù)等，明顯提高了缺陷的發(fā)現(xiàn)率。
2 高密度夾雜
高密度夾雜（HDI)一般是因在原料或回收料中混入了高熔點(diǎn)的金屬（如W、Mo、Nb、Ta)或金屬間化合物（如WC),而在VAR熔煉過程中又沒有得到充分的熔化而造成的，圖2-4所示分別為TC4、TC11鈦合金中的Mo、Ta和W夾雜物。在進(jìn)行鈦的機(jī)械加工時(shí)經(jīng)常用到WC硬質(zhì)合金刀具，難免在鈦屑或殘鈦中混入WC刀具崩塊，由鈦屑或殘鈦回收時(shí)帶入鑄錠中。HDI的存在也會(huì)嚴(yán)重降低鈦合金零件的疲勞性能和使用可靠性。

3型缺陷
α-II型缺陷即α偏析，或稱富α穩(wěn)定劑（主要是Al)的區(qū)域偏析。常常與熔煉設(shè)備爐壁上的揮發(fā)物（如A1)結(jié)塊落入熔池有關(guān)，特別在電子束熔煉過程中。也往往與鑄錠最后熔煉階段的封頂、提縮孔工藝不恰當(dāng)，鑄錠冒口切除不凈有關(guān)。
4 β偏析（β斑點(diǎn)）
β偏析（β斑點(diǎn)）也是鈦合金鑄錠的凝固偏析，它與合金中含有較多的β穩(wěn)定劑有直接的關(guān)系，如Fe、Cr、Mn、Ni和Cu等合金元素。鑄錠尺寸過大、凝固過程控制不當(dāng)、在真空自耗熔煉中過大的熔池和延長(zhǎng)凝固時(shí)間都有可能導(dǎo)致β穩(wěn)定元素的富集，成為偏析。這種偏析區(qū)的β相變溫度比基體低，成為一個(gè)比基體提前相變的區(qū)域，從而降低材料或鈦零件的塑性和疲勞強(qiáng)度。圖2-5所示為各類鈦合金典型的β斑點(diǎn)。研究表明：TB6、TC17合金等是比較容易出現(xiàn)β斑點(diǎn)的，在（α+β)型合金中也能見到β斑點(diǎn)。

國(guó)內(nèi)外關(guān)于β斑點(diǎn)的研究表明：避免出現(xiàn)β斑點(diǎn)的措施也因具體合金對(duì)出現(xiàn)β偏析的傾向性而異，主要是通過選擇恰當(dāng)?shù)闹虚g合金、調(diào)整熔化電流強(qiáng)度和鑄錠尺寸，實(shí)現(xiàn)合理的熔池深度和凝固速度來解決。TB6和TC17是出現(xiàn)β偏析比較敏感的合金，但合金有廣泛的應(yīng)用。目前能控制住β斑點(diǎn)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)是錠型不超過ф750mm,降低輸入功率（200~225kV·A,而不是400~500kV·A),以實(shí)現(xiàn)較低的熔化速率（5~6kg/min,而不是8~10kg/min)和較小、較淺的熔池。
至于富鈦偏析則常與不規(guī)范的熔煉操作有關(guān)，如僅用海綿鈦引弧、海綿鈦顆粒過大、熔煉參數(shù)選擇不當(dāng)、熔煉過程頻繁斷弧造成熔化不充分等都會(huì)引起富鈦偏析。

億沐鑫鈦產(chǎn)品分類：鈦棒、鈦管、鈦板、鈦陽(yáng)極、鈦箔鈦帶、鈦法蘭、鈦絲、鈦靶材、鈦設(shè)備、鈦餅鈦環(huán)、鈦標(biāo)準(zhǔn)件、鈦加工件