根据GB/T 13810-2017«外科植入物用钛及钛合金加工材»，在植入物产品所用钛合金材料的低倍组织上若发现偏析、金属或非金属夹杂物及其他目视可见的冶金缺陷时，判该批产品不合格。偏析是钛合金材料微区成分不均匀在组织上的显现。医用TC4ELI板作为α+β型两相钛合金，如果其微区成分不均匀，将会引起宏观及显微组织的异常，从而导致异常区域与正常区域的硬度存在显著的差异性，该差异性会导致钛合金材料整体性能不均匀，进而降低材料强度、疲劳寿命和塑性，最终导致材料早期失效。

某医用TC4ELI钛合金板材在进行低倍观察时发现一条宽度约5mm的贯穿异常带状区域，截取其中一部分进行低倍观察时发现该带状区域为亮带，如图1所示。

图1 低倍下亮带形貌

TC4ELI钛合金板材的亮带区为偏析缺陷，该缺陷是由于中间合金颗粒没有完全合金化导致的，是富钛型偏析，但又不是常见的富钛偏析，因为富钛型偏析区域的硬度应该比正常区的要低，而TC4ELI钛合金板材的偏析缺陷区(亮带区)的硬度比正常区的要高，这符合间隙元素偏析的特征。间隙元素特指氧、碳、氮等元素。偏析缺陷区氧元素含量偏高的现象验证了这个结果。间隙元素的富集会使钛合金的β相转变温度升高、α相硬度升高、材料变脆。综上，TC4ELI钛合金板材偏析缺陷的类型是富钛＋间隙元素偏析。

该偏析缺陷的成因主要与钛合金的熔炼工艺有关，偏析缺陷在铸锭生产中就已形成。目前我国钛合金生产企业普遍采用3次真空熔炼自耗电弧炉熔炼法，电极制备过程中操作不当易引发金属污染或形成难熔的氧化物和氮化物，而电流、电压选择不当会引发熔炼过程中熔区无法实现热平衡，还会引起熔池深度的变化，从而导致海绵钛粒度不均匀、中间合金混料分布不均匀，这都会引起材料局部区域合金元素的富集与贫乏，导致该区域的相变点偏离，而在后续的热加工过程中，就逐渐演变为异常组织，形成偏析缺陷。

TC4ELI钛合金板材存在富钛＋间隙元素偏析缺陷，该缺陷是由于钛合金铸锭生产过程中海绵钛粒度不均匀、中间合金混料分布不均匀导致的。建议通过加强对原料和混料的控制，以及电极制备过程和熔炼过程中电压和电流的选择来减少或消除此类缺陷。