鈦合金具有比強度高、中溫性能好，抗腐蝕性能好等一系列優(yōu)點。在室溫下，鈦合金的比強度高于高強鋼和高強鋁合金。同時，鈦合金的比持久強度、比蠕變溫度和比疲勞強度都明顯高于耐熱不銹鋼。因此鈦合金在航空、航天、化工和船舶等工業(yè)部門得到廣泛應(yīng)用，但鈦合金及其零部件的失效也不可避免。對某鈦合金殼體進行內(nèi)腔充液壓油的沖擊試驗，材料為鈦合金TC6。TC6鈦合金為馬氏體型α+β兩相熱強鈦合金，是目前應(yīng)用最廣泛的Ti-Al-Mo-Cr-Fe-Si系鈦合金。Al在TC6合金中穩(wěn)定并強化α相；同時加入Mo和Si，增加了β相的數(shù)量，有利于熱加工和熱穩(wěn)定性的提高；Cr和Fe是β共析元素，通過強化α和β相提高中等溫度下的拉伸強度。

　　當油壓為37～39MPa，沖擊頻率為60次/min，沖擊進行41400次后，殼體外表面有液壓油噴出。油料的噴出嚴重影響生產(chǎn)的正常進行，并帶來一定的安全隱患。為了防止液壓油再次噴出，對失效鈦合金殼體進行了宏觀檢查，對裂紋斷口進行了宏、微觀分析，并對金相組織、硬度等進行了分析，從而得出裂紋形成原因。

　　鈦合金殼體的主要加工制造過程為：原材料（Φ130mm棒材）→超聲波探傷→自由鍛（942℃）→模鍛（942℃）→熱處理（等溫退火910℃/2h+650℃/2h，空冷）→粗加工→去應(yīng)力退火（500～550℃，3～5h，空冷）→螺紋部位噴丸→油封庫存（F20防銹油）。鈦合金殼體主要試驗項目有：常溫靜壓試驗（壓力42MPa，持續(xù)時間2min，共4次）→殼體配套用膠圈密封性能試驗（內(nèi)腔充液壓油，125℃/2h+150℃/10min）→沖擊試驗（試驗要求：90℃～125℃，沖擊75000次；125～150℃，沖擊25000次）。

　　分析結(jié)果表明，鈦合金殼體外表面有富氧α層。漏油部位的穿透性裂紋及其它部位的非穿透性裂紋均從殼體外表面的富氧α層起始。在裂紋擴展過程中，除富氧α層區(qū)域外，裂紋兩側(cè)的組織未見明顯異常，且裂紋源附近與基體的元素無明顯差別；熒光探傷結(jié)果表明，除位于減重平臺和一加強筋附近的部位出現(xiàn)裂紋外，與漏油裂紋處結(jié)構(gòu)基本相似的另外一個加強筋附近未見裂紋。因此判斷原始裂紋應(yīng)出現(xiàn)在模鍛件的熱處理（等溫退火910℃/2h+650℃/2h，空冷）之后。根據(jù)鈦合金殼體的加工過程，推斷原始裂紋形成于鈦合金殼體的粗加工工序中。

　　鈦合金殼體外表面存在富氧α層，富氧α層的組織形貌與基體的組織形貌存在較大差異。一般來說，富氧α層的形成及組織形貌與溫度密切相關(guān)，溫度低于800℃時，富氧α層的組織與基體組織差別不大，氧化溫度高于800℃，富氧α層的組織與基體組織的差別越來越大。因此判斷，鈦合金殼體的富氧α層形成于鈦合金鍛造過程中。與基體材料相比，富氧α層硬而脆，容易在外力的作用下發(fā)生開裂。例如，含有富氧α層的圓柱光滑試棒在拉伸試驗中，裂紋會從富氧α層起始向中間區(qū)域擴展，而不含富氧α層的圓柱光滑試樣，裂紋表現(xiàn)為從圓棒中心區(qū)域起始向外擴展。

　　因此，對于鈦合金鍛件，一般要求采取適當?shù)募庸ず吞幚?，將富?alpha;層去掉。結(jié)合鈦合金殼體的加工過程，推斷原始裂紋的形成與富氧α層有關(guān)，即由于富氧α層硬而脆，在對殼體進行粗加工過程中，在外力的作用下，殼體壁厚較薄的部位在硬而脆的富氧α層處萌生了裂紋，并發(fā)生了擴展。