航空用钛合金挤压型材

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航空用钛合金挤压型材

（GB/T ××××-××××）

编制说明

（预审稿）

2018年8月

《航空用钛合金挤压型材》

编制说明

一、工作简介

1.任务来源

根据国标委《国家标准委关于下达2016年第三批国家标准制修订计划的通知》（国标委综合[2016]76号）的精神，由宝钛集团有限公司等单位负责修订《航空用钛合金挤压型材》国家标准。项目计划编号：20161658-T-610，计划完成年限为2019年。

2.本标准所涉及的产品简况

钛合金型材是一种近终形的成品或半成品，具有结构效益高的特点，不需加工或经过少量加工后可直接做为构件使用。挤压成型可生产形式各异、截面复杂的型材，具有生产灵活、加工效率高等特点，并且是复杂断面、空腹、变断面型材的唯一加工方法。相对于板弯型材，挤压型材的刚度好。钛合金型材在飞机结构中主要做为长桁和次承力框、前机身、起落架、中机身结构使用，国内个别型号曾经应用了钛合金的挤压型材。

从2014年起，宝鸡钛业股份有限公司为我国航天大推力火箭研制并批量生产了三种规格的TC4型材500余支。2016年国内战车研制开始使用U型材作为车体的支撑梁，预计每年的需求量50吨以上。

3.起草单位简况

宝钛集团有限公司是我国“三五”期间为满足国防军工和尖端科技发展需要，以“902”为工程代号投资兴建的国家重点企业。现拥有“宝鸡钛业股份有限公司”、“南京钛业股份有限公司”和“上海远东公司”等10多个控股公司、5个全资子公司和宽厚板、复合板、装备设计制造等10多个二级单位。可生产钛、锆、铪、钨、钼、钽、铌、镍等有色金属及其合金达110多个牌号，产品类型包括：板、管、棒、丝、箔、铸件、锻件及复合材料共6000多种产品。经过四十多年的发展，目前已成为国内最大的以钛为主导产品的稀有金属材料专业化生产和科研基地，被誉为“中国钛城”。1999年，被国家科技部和中国科学院认定为“高新技术企业”。2001年首批获得国防科工委颁发的军工生产科研资格许可证。现隶属于陕西有色金属控股集团有限责任公司。

宝鸡钛业股份有限公司位于陕西省宝鸡市钛城路1号，成立于1999年7月21日。是由宝钛集团有限公司作为主发起人和控股股东设立的股份有限公司。是中国钛及钛合金生产和科研基地，是目前世界第四大钛加工企业和中国钛工业的龙头企业。公司拥有先进、完善的钛材生产体系和一批高素质专家队伍，从德、日、美、奥等国家引进的先进的主体装备，完善的产品质量保证体系，完备的生产体系、国际领先的工艺技术、稳定的产品质量、高效的管理以及超前的营销理念。公司的主导产品类型有钛及钛合金铸锭、铸件、管材、棒材、饼环材、锻件、板材、带材、箔材和丝材等。公司自成立以来一致注重产品的技术研发，承担了国内大部分钛加工材的科研和生产任务，引领着中国钛工业的发展和进步。

4.主要工作过程

宝钛集团有限公司接到有色标委下达的制订任务后，成立了标准编写组，召开了标准项目编写启动会议，对标准编写工作进行了部署和分工。《航空用钛合金挤压型材》先进产品标准进行了追踪研究，并对近年来生产的钛合金挤压型材技术水平进行了统计和分析，结合我国钛合金挤压型材的实际应用需求和生产技术现状形成了本标准的征求意见稿。

本项目主要工作过程经过了以下几个阶段：

1)2017年5月成立标准编制组，并明确了工作的职能和任务。

2)2017年6月～2017年12月对航空用钛合金挤压型材进行了相关资料的收集和总结，并对技术资料进行了对比分析。

3)2018年1月～2018年4月通过对航空用钛合金挤压型材技术资料的分析和总结，形成了《航空用钛合金挤压型材》的征求意见稿。

2018年4月24日，全国有色金属标准化技术委员会稀有金属分标委会在汉中市召开了《航空用钛合金挤压型材》等国家标准的讨论会。来自中国有色金属工业标准计量质量研究所、湖南金天钛业科技有限公司、宝钢特钢有限公司、国核宝钛锆业股份公司、金堆城钼业股份有限公司、西部超导材料科技股份有限公司、中国核动力研究设计院、中铝沈阳有色金属加工有限公司、遵义播宇钛材有限责任公司、西部金属材料股份有限公司、宝钛集团有限公司、宝鸡钛业股份有限公司等20家单位37位专家代表参加了会议。与会代表认真对《航空用钛合金挤压型材》进行了讨论，并形成了以下会议纪要：

1）增加引用文件的编号和名称；

2）对标准文本和编制说明进行编辑性修改。

与会代表一致同意，标准编制组按以上修改要求，对标准文稿和编制说明进行修改后形成预审稿。

二、标准编制原则和确定标准主要内容的论据

1.标准编制原则

本标准是按照GB/T 1.1-2009《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》的规定进行编写的。

本标准在编制过程中，以应用单位对钛合金型材的需求和生产企业的生产能力为依据进行编制，牌号主要有TA15、TC2、TC4等；各项指标原则按相关协议要求，并参照俄罗斯OCT1 92064-77和AMS相关标准进行起草，以论证报告为依据。

2.确定标准主要内容的论据

2.1.化学成分

由于钛及钛合金化学活性高，易受H、O、N等气体污染，所以规定铸锭采用真空熔炼；为保证成分均匀性，规定铸锭的熔炼次数不得少于两次。AMS等国外先进标准对钛合金的熔炼次数均有此规定，同时与协议标准规定保持一致。化学成分应该满足表1的要求。

表1

研制技术条件》和AMS 4935J《β处理的Ti-6Al-4V钛合金挤压型材》相关规定。

2.2.尺寸允许偏差

型材的尺寸公差主要是参考AMS2245B《钛及钛合金挤压条、棒材及型材尺寸公差》及XJ/BS 5556-2014《TC4钛合金型材技术条件》中高度及宽度及厚度，分为普通精度和高精度，普通精度主要是型材作为坯料在使用前需要进行再次加工，高精度级别的型

材作为成品直接使用，具体的尺寸见表2，

表2

高精度尺寸公差主要参照XJ/BS 5556-2014《TC4钛合金型材技术条件》及TC2和TA15参照协议标准XJ/BS5355-2007 《TA15和TC2钛合金挤压型材研制技术条件》中附件图中的型材公差尺寸并做适当的修改。

角度（见图1）：主要参照AMS2245B《钛及钛合金挤压条、棒材及型材尺寸公差》标准的相关要求。见表3

表3

条件》要求相一致。

图1

平直度（见图2）：主要参照AMS2245B《钛及钛合金挤压条、棒材及型材尺寸公差》及XJ/BS 5556-2014《TC4钛合金型材技术条件》标准的相关要求。分为普通精度和高精度，普通精度主要是型材作为坯料在使用前需要进行再次加工，高精度级别的型材作为成品直接使用，具体要求见表4

表4

规格（毫米）

公差

普通精度高精度

所有2mm/m 1.5mm/m

图2

普通精度的公差与AMS2245B《钛及钛合金挤压条、棒材及型材尺寸公差》及协议标准XJ/BS5355-2007 《TA15和TC2钛合金挤压型材研制技术条件》保持一致，高精度尺寸公差主要参照XJ/BS 5556-2014《TC4钛合金型材技术条件》（1mm/m）并做适当的修改。

扭拧度（见图3）：主要参照AMS2245B《钛及钛合金挤压条、棒材及型材尺寸公差》及XJ/BS 5556-2014《TC4钛合金型材技术条件》标准的相关要求。型材扭拧度在任一300mm范围内应不大于1mm,在总长度范围内应不大于3mm（T2与T1之间的差值即为型材的扭拧度。

图3

协议标准XJ/BS5355-2007 《TA15和TC2钛合金挤压型材研制技术条件》中规定在型材的任一段的1m长度上围绕轴的扭拧角不应大于2度。

2.3.力学性能

钛合金挤压型材的性能主要是TC4参照AMS 4935J《β处理的Ti-6Al-4V钛合金挤

压型材》、XJ/BS 5556-2014《TC4钛合金型材技术条件》和N/BS (Y)5609-2014《TC4

钛合金热弯型材技术条件》，TC2和TA15参照协议标准XJ/BS5355-2007 《TA15和TC2钛合金挤压型材研制技术条件》和用户的实际需要。该性能指标经过大批量的生产检验和应用验证，适用于制造挤压方式生产的钛合金的拉伸性能指标科学、合理，可完全满足市场的应用需求。具体要求见表5

表5

AMS 4935J《β处理的Ti-6Al-4V钛合金挤压型材》标准中规定了断面收缩率相关指标，但是标准XJ/BS 5556-2014《TC4钛合金型材技术条件》没有规定断面收缩率。考虑到国内实际使用对该项指标不关注，所以在性能指标中没有规定断面收缩率。

2.4.低倍组织

型材的低倍组织上不允许有裂纹、折叠、气孔、偏析、缩尾、金属或非金属夹杂及其他目视可见的冶金缺陷。

该低倍要求借鉴N/BS (Y)5609-2014《TC4钛合金热弯型材技术条件》和XJ/BS 5556-2014《TC4钛合金型材技术条件》。AMS 4935J《β处理的Ti-6Al-4V钛合金挤压型材》对低倍组织没有相应的要求，XJ/BS5355-2007 《TA15和TC2钛合金挤压型材研制技术条件》要求低倍组织按10级评级图测定的晶粒度不应粗于3级。对于一部分缘板厚度大于8mm的型材允许个别区段上低倍有5级晶粒，但其总面积不能超过截面面积的1/3。挤压待精整型材报测试。当低倍组织超过上述要求时，以力学性能为准。

2.5.显微组织

每批型材的应提供显微组织照片。

N/BS (Y)5609-2014《TC4钛合金热弯型材技术条件》和XJ/BS 5556-2014《TC4钛合金型材技术条件》对高倍组织要求：型材的显微组织（热弯前）应是 相区加工产生的组织，并提供照片，显微组织不作为判废依据。AMS 4935J《β处理的Ti-6Al-4V钛合金挤压型材》对高倍组织要求：金相组织应均匀一致，为β加工组织。组织不作为判废依据，除非需方和制造方有协议。XJ/BS5355-2007 《TA15和TC2钛合金挤压型材研制技术条件》对高倍组织要求：每批型材应进行高倍组织分析，并提供500x照片。鉴

于以上个标准的要求所以对于高倍组织为：每批型材的应提供显微组织照片。

2.6.表面污染

型材应无任何富氧层，如 层或其他表面污染。

AMS 4935J《β处理的Ti-6Al-4V钛合金挤压型材》对表面污染要求：产品表面应无富氧层，如α层或其他表面污染，在不小于400倍下进行显微检查或需方与制造方同意的其他方法。

2.7.表面质量

本标准的表面质量主要采用N/BS (Y)5609-2014《TC4钛合金热弯型材技术条件》和XJ/BS 5556-2014《TC4钛合金型材技术条件》高于AMS 4935J《β处理的Ti-6Al-4V 钛合金挤压型材》及XJ/BS5355-2007 《TA15和TC2钛合金挤压型材研制技术条件》表面质量的要求。

型材表面应洁净，不允许存在裂纹、折叠、起皮、针孔、氧化色、金属及非金属夹杂；表面允许存在不大于0.1mm的轻微划伤、挤压痕、麻点和皱褶等缺陷，但应保证允许的最小尺寸；允许清除局部缺陷，但清除后应保证型材允许的最小尺寸，清理深度与宽度之比应不大于1:6。

三、标准水平分析

1.采用国际标准的程度

本标准在修订的过程中，TC4钛合金型材主要参照AMS 4935J《β处理的Ti-6Al-4V 钛合金挤压型材》中力学性能。型材的外形尺寸主要参照AMS 2245B《钛及钛合金挤压条、棒材及型材尺寸公差》，所有检验项目及指标等同于或严于美标。具体对比见表6。

表6

2.国家同类标准水平的对比分析

国内没有关于钛合金型材相关标准。

四、与有关的现行法律、法规和强制性国家标准的关系

该标准的制定符合现行法律、法规的要求，本标准与其他强制性国家标准无矛盾与不协调之处。

五、重大分歧意见的处理经过和依据

无。

六、标准作为强制性或推荐性标准的建议

建议该标准作为推荐性国家标准发布实施。

七、贯彻标准的要求和措施建议，包括：组织措施、技术措施、过渡办法

本标准规定的航空用钛合金挤压型材，其他用途和行业可参照使用。本标准发布实施后，建议材料的生产单位以及相关科研院所、设计单位和使用单位加强该标准的宣贯工作，推广使用该标准，以促进我国钛合金型材的良好快速发展。

八、废止现行有关标准的建议

无

九、其他应予说明的事项

无

十、预期效果

本标准中规定的技术要求科学合理，真实可靠的反应了我国钛合金挤压型材生产应用的实际现状，对进一步推广我国钛合金挤压型材产品的市场应用和促进质量水平的稳定提高起到关键作用。按本标准生产检验合格的钛合金挤压型材可以完全达到国际先进水平，在满足国内需求的同时将提高钛合金挤压型材在国际市场上的竞争实力，对促进

我国钛合金型材的研制和应用产生不可估量的深远影响。

航空用钛合金挤压型材标准编制组 2018年8月