钛合金铸件骨架试样1件，铸件处理流程为：热等静压→无损检测→补焊→热处理→终检测，后续加工过程中发现裂纹，要求对裂纹产生原因进行分析。

一、理化检验

1.1 宏观分析

铸件裂纹宏观形貌如图1a所示。裂纹附近外表面金属光泽明显，裂纹不能闭合，中间部位有较大缝隙。肉眼观察断口未发现明显自由面，将断口置于三维视频显微镜下观察，一侧断口发现一处光亮区域，形貌如图1b、图1c所示。

图1  送检试样宏观形貌

1.2 扫描电镜分析

将断口置于扫描电镜下进行观察。断口部分区域存在类似自由面的特征，其他区域均表现为韧窝特征，形貌如图2所示。对类似自由面区域以及韧窝区域分别进行能谱分析，主体元素含量基本一致，均未发现氧元素存在，能谱分析结果见表1。

图2  扫描电镜断口形貌

表1  能谱分析结果（质量分数）  （%）

1.3 金相检验

将断口试样从中间对半剖开进行金相分析，如图3所示。观察发现，右侧断口上部存在焊缝区域，下部有柱状晶特征，左右两侧断口上部及下部均存在一定的热影响区，缺陷附近存在明显焊接特征。

图3  断口剖面低倍形貌

金相组织观察结果如下：基体为魏氏组织；热影响区为针状α+晶间β+部分残留的晶界α；焊缝为针状α+晶间β+极少量残留的晶界α，金相组织形貌如图4所示。

图4  金相组织

二、分析与讨论

缩孔和缩松是钛合金铸造过程中常见的缺陷类型，钛合金缩松缺陷可以通过热等静压处理来消除，但大尺寸的海绵状缩松经热等静压处理后，在铸件表面常出现压陷，通常需要补焊修正。与其他金属铸造缩孔相比，钛合金铸造缩孔表面不氧化，仍呈金属光泽。

宏观金相证明，在铸造完成后对弹翼骨架裂纹附近进行了补焊，但补焊过程中未将原始缺陷完全挖除。

扫描电镜观察，断面整体表现为韧窝断裂特征，仅在个别区域发现有类似自由面特征，该区域肉眼观察断口时存在不能闭合的间隙，此处应为铸造产生的原始缩孔缺陷；铸件基体为粗大的晶粒和粗大过热的魏氏组织，这种组织决定了铸件存在较大的内应力，原始缺陷处应力也容易集中，同时铸件本身的塑性较低，容易导致铸件产生进一步开裂。

三、结束语

钛合金骨架开裂原因为存在原始铸造缩孔缺陷，补焊过程中未将缺陷完全挖除，造成应力集中，后续加工时在焊接应力、加工应力共同作用下导致开裂，开裂方向为由缺陷处向外扩展。

参考文献：略。

作者：潘恒沛，徐魁龙，李志浩等

单位：洛阳船舶材料研究所