题目：铸造钛合金表层缺陷的表征及其对性能的影响

随着我国大型飞机项目的启动和适航认证审查体系的逐步完善，对钛合金铸件提出了更高的要求。表层缺陷作为影响钛合金铸件性能的重要因素一，如何对其进行有效评估以改善铸件质量、满足适航认证审查的要求，成为亟待解决的关键问题之一。本文以钛合金铸件表面完整性评估为背景，对钛合金铸件污染层进行表征，深入探讨了α层存在及其厚度对ZTC4钛合金铸件力学性能的影响规律。 在钛合金铸件污染层表征方面，对污染层的组织、成分、厚度及其显微硬度进行了表征，探讨了铸件结构对α层厚度的影响。结果表明，铸造钛合金典型污染层由表及里可分为机械粘沙层、α层、过渡层三层，机械粘沙层形貌呈蜂窝状，粘附着铸型材料的颗粒，该层可通过吹沙处理去除；α层主要是由于钛液与铸型材料界面反应产生的，为粗大的α片层组织；过渡层介于α层与合金基体之间，硬度略高于基体。钛合金铸件α层厚度随铸板厚度的增加呈线性增大趋势，并与铸件结构密切相关。 在钛合金铸件α层对其力学性能的影响方面，研究了ZTC4钛合金铸件α层存在及其厚度所占比例对铸件弯曲性能和冲击性能的影响规律。结果表明，α层的存在对其弯曲性能和冲击性能影响显著，当铸件试样含α层一侧受弯曲压应力或受冲击时，α层的存在导致其弯曲强度略有提高，而冲击强度下降约15%；而当铸件试样含α层一侧的背面受弯曲压应力或受冲击时，α层的存在严重恶化了铸件的弯曲和冲击性能，弯曲强度下降约50%，冲击强度下降约80%，随着α层占比例的增加，其弯曲强度呈近线形下降的趋势。