表面氧化皮分析对TC4钛合金坯料进行轧制试验,进而对其表面氧化皮的成分和厚度进行分析.试样在960 ℃进行始轧,终轧温度为480 ℃,轧制总压下率为95.6%.对8 mm厚的热轧板进行750 ℃×1.5 h退火.分别对TC4钛合金轧制板和热轧后的退火板进行试验分析,其表面生成的氧化皮形貌的SEM照片经测定,中TC4钛合金热轧板的表面氧化皮厚度为15.9 μm;图2(b)中经热轧和退火后的板材表面氧化皮厚度为17.5 μm.分别进行能谱分析可知,两者氧化皮中主要含C,N,O,Al,Ti等元素,具体的化学元素及其质量分数见表3.对各元素进行线扫描,并结合金属和非金属元素的相图进行分析,TC4钛合金表面氧化物主要为TiO2,TiO,Al2O3,同时也含有少量的Ti2O,Ti3O,Ti6O等**钛的氧化物.TC4钛合金表面氧化层的组成示jsgfjc8788199与钢铁、铜板带等金属相似,TC4钛合金加热后的氧化缺陷层主要由两部分构成:外侧含氧量较高的氧化皮,以及基体与表面氧化皮之间的富氧层.由于TC4钛合金板坯外表面直接受到热源辐射,且完全处于含氧气氛中,因而其表面氧化皮中氧原子与金属原子的数量比达1~2.Al2O3相比TiO2,致密性更好,能够较好地阻挡氧向内层扩散和渗透,因而富氧层中,氧原子与金属原子的数量比含氧量较高的表面氧化皮一般为多孔疏松状,在热轧生产中可采用10~18 MPa的一次高压水对表面氧化皮进行去除(TC4钛合金板坯出炉后和热轧前).富氧层为氧原子溶入钛基体的固溶体,组织相对氧化皮致密,与基体的结合比较紧密且不易剥落.同时,与铝及铝合金热轧板带表面氧化层类似,TC4钛合金富氧层的存在能够对钛基体形成保护作用,减少氧元素的入侵及生长.但随着加热或退火温度的升高和保温时间的延长,富氧层会向TC4钛合金基体延伸,同时外侧的富氧层逐渐疏松多孔,成为含氧量较高的表面氧化皮的一部分.因而,在TC4钛合金板带材热轧生产中,除了进行大压下破碎富氧层外,还采用20~25 MPa,机架内二次高压水对氧化富氧层进行去除.