根據GB/T 13810-2017«外科植入物用鈦及鈦合金加工材»，在植入物產品所用鈦合金材料的低倍組織上若發現偏析、金屬或非金屬夾雜物及其他目視可見的冶金缺陷時，判該批產品不合格。偏析是鈦合金材料微區成分不均勻在組織上的顯現。醫用TC4ELI板作為α+β型兩相鈦合金，如果其微區成分不均勻，將會引起宏觀及顯微組織的異常，從而導致異常區域與正常區域的硬度存在顯著的差異性，該差異性會導致鈦合金材料整體性能不均勻，進而降低材料強度、疲勞壽命和塑性，最終導致材料早期失效。

某醫用TC4ELI鈦合金板材在進行低倍觀察時發現一條寬度約5mm的貫穿異常帶狀區域，截取其中一部分進行低倍觀察時發現該帶狀區域為亮帶，如圖1所示。

圖1 低倍下亮帶形貌

TC4ELI鈦合金板材的亮帶區為偏析缺陷，該缺陷是由于中間合金顆粒沒有完全合金化導致的，是富鈦型偏析，但又不是常見的富鈦偏析，因為富鈦型偏析區域的硬度應該比正常區的要低，而TC4ELI鈦合金板材的偏析缺陷區(亮帶區)的硬度比正常區的要高，這符合間隙元素偏析的特征。間隙元素特指氧、碳、氮等元素。偏析缺陷區氧元素含量偏高的現象驗證了這個結果。間隙元素的富集會使鈦合金的β相轉變溫度升高、α相硬度升高、材料變脆。綜上，TC4ELI鈦合金板材偏析缺陷的類型是富鈦＋間隙元素偏析。

該偏析缺陷的成因主要與鈦合金的熔煉工藝有關，偏析缺陷在鑄錠生產中就已形成。目前我國鈦合金生產企業普遍采用3次真空熔煉自耗電弧爐熔煉法，電極制備過程中操作不當易引發金屬污染或形成難熔的氧化物和氮化物，而電流、電壓選擇不當會引發熔煉過程中熔區無法實現熱平衡，還會引起熔池深度的變化，從而導致海綿鈦粒度不均勻、中間合金混料分布不均勻，這都會引起材料局部區域合金元素的富集與貧乏，導致該區域的相變點偏離，而在后續的熱加工過程中，就逐漸演變為異常組織，形成偏析缺陷。

TC4ELI鈦合金板材存在富鈦＋間隙元素偏析缺陷，該缺陷是由于鈦合金鑄錠生產過程中海綿鈦粒度不均勻、中間合金混料分布不均勻導致的。建議通過加強對原料和混料的控制，以及電極制備過程和熔煉過程中電壓和電流的選擇來減少或消除此類缺陷。