铸件表面质量分析（图解）

         本节主要以图解的方式对铸件表面分析做简单介绍。由于钛合金熔点高、化学活性强，熔炼与浇注必须在真空或惰性气体保护下进行。本实验采用水冷铜坩埚真空感应炉进行熔炼和浇注，其主要工艺参数如表3。采用Ti-6Al-4V合金，所铸造的为一种航空航天构件，尺寸为150mm×100mm，厚度2.5mm，型壳预热温度300℃，重力浇注，浇注后型壳完好，没有开裂。　

钛合金主要熔炼参数
Table3　Main melting parameters of Ti alloy

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钛合金铸件
Fig 3. A casting of titanium alloy

    　铸件表面质量分析

　　所铸铸件表面呈银白色，铸件轮廓清晰，表面无流痕和冷隔。表面粗糙度Ra6.3μm。
　　对铸件进行X光衍射分析表明，铸件表面有Ti，ZrO₂和Ti₂O，产生Ti₂O的原因是在高温下ZrO₂与Ti发生反应，反应方程式如下：

ZrO₂+Ti=Zr+TiO_x+O_y

Zr和O向钛铸件中扩散，构成了反应层。
　　对铸件截面进行电子探针检测，测量锆截面的线分布和面分布，其结果如图4所示。铸件中锆的反应深度为25～50μm。

　锆的线分布和面分布探针照片　(a) 铸件显微组织;(b) 线分布;(c) 面分布
Fig.4　Distribution of Zr　(a) Microstructure;(b) Linear;(c) Planar

　　总结：采用水冷铜坩埚真空感应炉铸造出了完整清晰的航天用铲形件，铸件的外形尺寸为150mm×100mm，厚度为2.5mm。铸件表面粗糙度Ra=6.3μm，反应层厚度为25～50μm。