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我国航空用变形钛合金材料

第31卷第8期2012年8月

中国材料进展

MATERIALS CHINA

Vol.31No.8Aug.

2012

收稿日期：2011－06－10

第一作者：张利军，男，1981年生，工程师

我国航空用变形钛合金材料

张利军1，薛祥义1，2

，常

辉

1，2

（1．西安超晶科技发展有限责任公司，陕西西安710016）（2．西北工业大学凝固技术国家重点实验室，陕西西安710072

）张利军

摘

要：钛合金材料作为一种20世纪中叶出现并发展起来的新兴结构材料，因其具有优异的耐

腐蚀性、高的比强度以及无磁性等一系列独特的优点，在航空航天等高端工业部门获得了广泛应用，目前飞机机体结构中的隔框、大梁、起落架以及航空发动机压气机匣、轮盘、叶片等承力部件大量使用钛合金材料制造。在上世纪60年代，美国、英国、前苏联等工业发达国家就已经在飞机及航空发动机制造中大量使用钛合金材料。我国钛合金材料在航空工业中的应用起步较晚，上世纪80年代开始才陆续在飞机及航空发动机制造中少量使用钛合金材料，但是进入21世纪之后，我国航空工业钛合金材料的应用水平大幅度提升。对我国目前已经进入工业化生产并在航空工业中获得工程化应用的变形钛合金材料进行了系统阐述。

关键词：钛合金；航空；飞机；温度

中图法分类号：TG146.4文献标识码：A 文章编号：1674－3962（2012）08－

0040－07

Deformation of Titanium Alloy Materials for

China Aircraft

ZHANG Lijun 1，XUE Xiangyi 1，2，CHANG Hui 1，

（1．Xi'an Super Crystal Sci －Tech Development Co.，Ltd.，Xi'an 710016，China ）

（2．State Key Laboratory of Solidification Processing ，Northwestern Polytechnical University ，

Xi'an 710072，China ）

Abstract ：Titanium alloy appears as a mid-twentieth century ，and developed new structural materials ，because of its ex-cellent corrosion resistance ，high specific strength and non-magnetic and a series of unique advantages ，such as high-end

in the aerospace industry access to a wide range of applications ，the current structure of the airframe bulkheads ，beams ，landing gear and the aircraft engine compressor tray ，roulette ，blades and other parts of extensive use of titanium bearing materials．60s in the last century ，the United States ，Britain ，the former Soviet Union and other industrialized countries has been in the manufacture of aircraft and aero-engine heavy use of titanium material．Titanium alloy material of the ap-plication in the aviation industry started late 80's until the last century ，one after another in the manufacture of aircraft and aircraft engines use a small amount of titanium alloy materials ，but the 21st century ，China＇s aviation industry application level of a large titanium alloy Rate increase ，this article in China has entered the industrial production of and access to en-gineering applications in the aviation industry formulation of deformation of titanium alloy materials．Key words ：titanium alloy ；aviation ；aeroplane ；temperature

1前言

材料科学与工程是现代科学技术的重要领域，航空材料则处于材料科学与工程最富有挑战性的研究前沿，是决定航空产品技术水平和发展的关键因素之一。航空产品设计和制造的先进性很大程度上取决于航空材料的

水平，因此航空材料是发展航空技术的物质基础和先导

［1］

。

钛及钛合金具有比强度高、抗腐蚀性好、耐高温等一系列突出优点，能够进行各种方式的零件成形、焊接和机械加工，50多年来，航空科研和生产发展与钛合金的推广应用有着紧密的联系。早在上世纪50年代初期，有一些军用飞机上就开始用工业纯钛制造后机身隔热板、机尾罩、减速板等受力不大的结构件。上世纪60年代开始，钛合金在飞机上的应用逐步扩大到承力

第8期张利军等：我国航空用变形钛合金材料

隔框、梁等主要受力结构件，同时航空发动机压气机部分大量开始采用钛合金［2］。美国在上世纪70年代的军用战斗机上，钛合金的用量就已经达到结构重量的四分之一了。目前，钛合金已经发展成为现代航空工业设计与生产中广有前途的金属结构材料，目前对于飞机的先进程度以钛合金的使用量来划分。

1978年在原国家计委和国防科工委的要求下，我国原第三机械工业部（现中国航空工业集团公司前身）、冶金工业部等单位组成了航空材料赴英考察组赶赴英国进行了为期一个半月的考察工作。其中航空材料赴英考察组钛合金分组参观了国际航空博览会，并先后考察了英国宇航公司的6个飞机厂、英国罗罗公司的3个航空发动机厂、英国帝国金属公司钛分公司的冶炼厂和锻造厂以及英国皇家航空研究院等单位。通过这次考察学习，我国航空界人士才真正认识到钛合金在航空工业中的重要程度以及我们国家航空材料与西方发达国家的差距。当时我们国家航空工业主要生产机种为J6飞机和WP6航空发动机，钛合金在飞机及航空发动机中的工程应用几乎为零。为此考察组上书国家计委、国防科工委和三机部，要求解决钛合金加工工艺和质量方面的关键技术以及编制钛合金产品相关技术标准，以加快我国航空工业用钛的发展，同时推动我国航空工业现代化的发展［3］。在此种背景条件下，我国原冶金部抚顺特钢厂、宝鸡有色金属加工厂等单位开展了工业规模钛合金研制生产，航空工业部621所、148厂、3007厂等单位开展了钛合金锻件的研制生产，其中航空148厂于1984年为美国波音公司成功研制生产出了B747飞机用大型TC4钛合金模锻件，1985年该厂被正式批准为波音钛锻件合格供应商。上世纪80年代，我国WP13等航空发动机开始大量使用钛合金制造压气机盘、叶片、机匣等部件，同时J7、J8等改型飞机开始使用TC4、TB5、TB6等钛合金零部件。上世纪90年代至今，随着我国新一代涡扇航空发动机和第3代战斗机的研制生产，钛合金在我国航空工业中的应用得到了快速发展，例如其中J11系列飞机用钛占整个机体结构的18%左右。在这期间为了适应航空工业用钛需要，逐步形成了我国航空钛合金系列标准，包括国家标准、航空工业标准、国家军用标、型号标准、企业标准等。

本文结合GB/T3620.1－2007《钛及钛合金牌号和化学成分》、GB/T2965－2007《钛及钛合金棒材》、GJB 2218－1994《航空用钛及钛合金棒材和锻坯规范》、GJB 2744A－2007《航空用钛及钛合金锻件规范》、11－CL－045C《TA15钛合金棒材》、《航空材料手册》等文献资料，对目前我国航空工业使用的主要变形钛合金材料进行了汇总分类，并对其成分、发明情况、使用特性进行了简要介绍。表1列出了我国航空用主要变形钛合金材料，并对每种材料逐一扼要介绍。

表1我国航空用主要变形钛合金材料

Table1Deformation Titanium Alloys of China Aviation Industry

NO．Trademark Chemical Composition Invented Country Type Work Temperature/?R m Level/MPa 1TA7Ti-5Al-2.5Sn USSRα500≥785

2TA13Ti-2.5Cu UKα350≥610

3TC1Ti-2Al-1.5Mn USSR Nearα350≥590

4TC2Ti-4Al-1.5Mn USSR Nearα350≥685

5TA11Ti-8Al-1Mo-1V US Nearα500≥895

6TA12Ti-5.5Al-4Sn-2Zr-1Mo-1Nb-0.25Si UK Nearα550≥980

7TA15Ti-6.5Al-2Zr-1Mo-1V USSR Nearα500≥930

8TA18Ti-3Al-2.5V US Nearα320≥620

9TA19Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo US Nearα500≥930

10TC4Ti-6Al-4V USα+β400≥895

11TC6Ti-6Al-2.5Mo-1.5Cr-0.5Fe-0.3Si USSRα+β450≥980

12TC11Ti-6.5Al-3.5Mo－1.5Zr-0.3Si USSRα+β500≥1030

13TC16Ti-3Al-5Mo-4.5V USSRα+β350≥1030

14TC17Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr USα+β430≥1120

15TC18Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe USSRα+β400≥1080

16TC21Ti-6Al-2Mo-1.5Cr-2Zr-2Sn-2Nb CHINAα+β450≥1100

17TC25Ti-6.5Al-2Mo-1Zr-1Sn-1W-0.2Si USSRα+β550≥980

18TB3Ti-10Mo-8V-1Fe-3.5Al CHINAβ300≥1100

19TB6Ti-10V-2Fe-3Al US Nearβ320≥1105

20TB8Ti-15Mo-2.7Nb-3Al-0.2Si USβ500≥1250

中国材料进展第31卷

2我国航空用变形钛合金

2.1α型钛合金

2.1.1TA7钛合金

合金名义成分为Ti-5Al-2.5Sn，该合金是前苏联1957年研制的BT5-1钛合金，主要用于500?以下工作的航空发动机机匣等零件［2］。我国于1965年仿制，命名为TA7，用于制造涡喷13发动机前机匣壳体，封严圈壳体、环件和模锻件转接座等［1］，目前该合金在我国的多种型号航空发动机环形零件制造中获得了大量应用。该合金β稳定元素含量为零，中性元素Sn≈2.5%，主要靠Al固溶强化α相，α+β/β转变温度1040 1090?，不能热处理强化，通常在退火状态下使用，在室温和高温下具有良好的断裂韧性，焊接性能良好，但工艺塑性较差。长期工作温度可达500?，短时工作温度可达800?，室温抗拉强度≥785MPa，大量用于制造航空发动机环轧件，目前也用于航空钛合金铸件的生产。

2.1.2TA13钛合金

合金名义成分为Ti-2.5Cu，该合金是英国研制的IMI230钛合金，我国上世纪70年代从英国引进了斯贝航空发动机（MK202）全套生产技术，随着斯贝航空发动机的国产化，宝鸡有色金属加工厂等相关单位开展了IMI230钛合金的仿制，命名为TA13。该合金最初一直在退火状态下使用，后来发现，该合金在淬火状态下具有非常好的塑性，可以进行各种复杂板材的零件冷加工成形，然后在时效过程中析出弥散的Ti2Cu金属化合物颗粒使强度提高大约25%［2］。所以该合金是目前唯一能够热处理强化的α型钛合金，α+β/β转变温度895??10?，合金具有良好的工艺塑性、焊接性能、热稳定性，一般在退火状态下使用，室温抗拉强度≥610MPa，长期工作温度可达350?，我国已经使用该合金成功制造了航空发动机燃烧室外引射机匣、后锥体、排气收集器加强带、加强圈、支撑圈等［1］。

2.2近α型合金

2.2.1TC1钛合金

合金名义成分为Ti-2Al-1.5Mn，该合金是前苏联研制的OT4-1钛合金，我国于上世纪60年代开始仿制生产，后命名为TC1［2］。该合金是1种中等强度、高塑性的近α型合金，α+β/β转变温度920 930?，具有良好的热稳定性、焊接性能及工艺塑性，长期工作温度可达350?，室温抗拉强度≥590MPa。大量用于飞机及航空发动机钣金冲压件的生产。由于该合金中的Mn元素在真空熔炼状态下熔炼时容易挥发，所以该合金熔炼时一般在充氩状态下进行［1］。2.2.2TC2钛合金

合金名义成分为Ti-4Al-1.5Mn，该合金是前苏联研制的OT4钛合金，我国于上世纪60年代初期开始仿制，后命名为TC2［2］。该合金是1种低强度、高塑性的近α型合金，α+β/β转变温度940??20?，具有良好的热稳定性、焊接性能及工艺塑性，长期工作温度可达350?，短时使用温度为750?，室温抗拉强度≥685MPa。目前广泛用于制造飞机结构和航空发动机的各种板材冲压成形零件及蒙皮。由于该合金中的Mn元素在真空熔炼状态下熔炼时容易挥发，所以该合金熔炼时和TC1钛合金一样在充氩状态下进行［1］。

2.2.3TA11钛合金

合金名义成分Ti-8Al-1Mo-1V，该合金是美国上世纪发明，具有较高的弹性模量和较低的密度，是目前比刚度最高的工业钛合金。合金α+β/β转变温度1040?左右，长期工作温度可达450?，双重退火状态下室温抗拉强度≥895MPa。主要用于制造航空发动机高压压气机盘、压气机叶片、压气机机匣等［1］。我国大量使用该合金制造航空发动机转子叶片，该合金对氯化物应力腐蚀较敏感。

2.2.4TA12钛合金

相近牌号英国IMI829（Ti55），合金名义成分Ti-5.5Al-4Sn-2Zr-1Mo-1Nb-0.25Si，该合金长期工作温度可达550?，用于制造航空发动机压气机盘、鼓筒、叶片等。该合金具有良好的塑性，适合于各种压力加工成形。我国使用该合金制造的涡喷发动机鼓筒、高压压气机盘、转子叶片等都已经通过了长期试车。合金α+β/β转变温度1005?左右，一般在双重或三重退火状态下使用，室温抗拉强度≥950MPa［1］。

2.2.5TA15钛合金

合金名义成分Ti-6.5Al-2Zr-1Mo-1V，该合金是前苏联上个世纪60年代初研制成功的BT20近α型钛合金。我国上个世纪90年代从俄罗斯引进了Su-27飞机生产线，为了满足Su-27飞机的国产化需求，国内相关单位随即开展了BT20钛合金的国产化工作，我国仿制后命名为TA15钛合金，该合金制造的结构件占是Su-27飞机整机结构的15%以上，该合金兼有α型合金及α+β两相钛合金的优点，具有中等的室温和高温强度、良好的热稳定性、焊接性能，工艺塑性良好［4］。该合金长时间（3000h）工作温度可达500?，450?工作时寿命可达6000h。合金α+β/β转变温度1020??30?，退火状态下室温抗拉强度≥930MPa［1］。目前主要用于制造飞机和航空发动机主要承力结构件，尤其是焊接件。

2.2.6TA18钛合金

合金名义成分Ti-3Al-2.5V，该合金是美国上个世

第8期张利军等：我国航空用变形钛合金材料

纪发明的近α型钛合金。我国上个世纪80年代开始仿制，后命名为TA18钛合金。该合金具有良好的冷成形性能和焊接性能，主要用于制造飞机和航空发动机各种燃油、液压管件，合金α+β/β转变温度925??10?，一般在退火状态下使用，最高工作温度约为315?，室温抗拉强度≥620MPa［1］。

2.2.7TA19钛合金

合金名义成分Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo，该合金是美国20世纪60年代为了满足改善钛合金高温性能的需要，特别是为了满足喷气航空发动机使用要求而研制的1种近α型钛合金。合金α+β/β转变温度990??10?，合金最高使用温度540?，长期工作温度540?，双重或三重退火状态下使用，室温抗拉强度≥930MPa［1］。特点是具有强度、蠕变强度、韧性和热稳定性能的良好结合，并具有良好的焊接性能，主要用于制造燃气涡轮发动机零件，发动机结构板材零件，飞机热端零件［5］。目前国外大量使用Ti6242合金制造航空发动机的转动部件。如普惠公司制造的JT9D及2037发动机是用Ti6242合金制造发动机的压气机盘和转子叶片，通用电子公司的CF6-5、CF6-80等发动机的压气机盘和转子叶片也使用了Ti6242合金［6－7］。我国上个世纪90年代开始仿制，后命名为TA19，我国用于制造航空发动机机匣等零件。该合金也可应用于铸件的生产，其铸造牌号为ZTC6钛合金。

2.3α+β型双相钛合金

2.3.1TC4钛合金

合金名义成分为Ti-6Al-4V，该合金最初由美国在1954年首先研制成功，目前已经发展成为1种国际性的钛合金，是目前人们对其研究最为全面、最为深入的钛合金。在航空、航天、民用等工业中得到了广泛应用。我国牌号TC4，该具有优异的综合力学性能，已经广泛用于制造飞机结构中的梁、框、起落架，航空发动机风扇、压气机盘、机匣、叶片等，同时也大量用于其它各工业行业中，目前占钛合金产量的一半以上［8］。该合金具有良好的工艺塑性和超塑性，合金α+β/β转变温度980 1010?，长期工作温度可达400?，一般在退火或固溶时效状态下使用，室温抗拉强度≥895MPa。我国目前广泛用于制造飞机主要承力结构件和航空发动机风扇盘、压气机盘、叶片等。

TC4合金中的间隙杂质虽然能提高合金的强度，但是这种杂质不仅严重降低合金的塑性和断裂韧性，而且会加快疲劳裂纹扩展速率，并使其他一些重要性能，如热稳定性、蠕变抗力、缺口敏感性等变坏，所以近年来国内外为了适应飞机结构设计所需的损伤－容限要求，研制生产出了高纯度的Ti-6Al-4V（ELI）合金，其O含量小于0.13%，C含量小于0.08%，适宜于低温或要求高的断裂韧性时使用。

2.3.2TC6钛合金

该合金是前苏联研制的BT3-1钛合金，合金名义成分为Ti-6Al-2.5Mo-1.5Cr-0.5Fe-0.3Si，目前在俄罗斯得到广泛应用。该合金是1种综合性能良好的马氏体型α+β型双相钛合金，一般在退火状态下使用，也可进行适当的热处理强化。具有较高的室温强度，室温抗拉强度≥980MPa。具有良好的热强性能，可长时间在400 450?温度下工作，合金α+β/β转变温度960 1000?，该合金具有良好的热加工性能。目前主要用于制造航空发动机压气机盘和叶片等，也用于制造中等强度的飞机主要承力结构件等，如隔框、接头等［1］。

2.3.3TC11钛合金

该合金是前苏联1958年开始研制、1966年研制成功的用于500?的BT9热强钛合金，合金名义成分为Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si，我国于上世纪70年代末80年代初开始仿制，后命名为TC11钛合金。TC11是1种综合性能良好的中α+β型钛合金，在500?以下有优异的热强性能（高温强度、蠕变抗力等），并具有较高的室温强度。该合金具有良好的热加工工艺性，合金α+β/β转变温度1000??20?。该合金常用于制造航空发动机压气机盘、叶片、鼓筒等零件，也用于制造飞机结构件。TC11合金通过α+β区热加工和α+β热处理，获得最高长期工作温度为500?，室温下其强度≥1030MPa。通过近β锻造工艺生产的TC11压气机盘锻件长期工作温度可达520?［9］。该合金是我国目前使用范围最广、使用量最大、技术最为成熟的热强钛合金，目前几乎所有型号的航空发动机都有应用。

2.3.4TC16钛合金

合金名义成分Ti-3Al-5Mo-4.5V，该合金是前苏联上个世纪研制的BT16马氏体型α+β型双相钛合金。我国上个世纪90年代从俄罗斯引进了Su-27飞机生产线，为了满足Su-27飞机的国产化需求，国内相关单位随即开展了BT16钛合金的国产化工作，我国仿制后命名为TC16钛合金。该合金主要用于制造工作温度350?以下条件下工作的航空标准件，合金α+β/β转变温度860??20?，该合金退火状态下强度中等，但塑性非常好，可以像β型钛合金一样冷镦成形制造螺栓、铆钉等标准件。强化热处理后可获得高的强度，室温强度≥1030MPa。我国在新型飞机上已经开始使用TC16钛合金制造的螺栓、铆钉。

2.3.5TC17钛合金

合金名义成分Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr，该合金是上

中国材料进展第31卷

个世纪70年代美国通用电气公司以提高综合性能为目的而发展起来的1种高强度、高韧性和高淬透性的近β型变形钛合金，我国从“七五”期间开始仿制，国产牌号TC17。合金最高工作温度427?，室温下其抗拉强度≥1120MPa［1，10］。我国目前使用该合金制造航空发动机风扇盘、压气机盘等。

2.3.6TC18钛合金

合金名义成分为Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe，该合金是前苏联航空材料研究院于上世纪70年代中期研制成功的1种高合金化、高强度近β型合金，俄罗斯牌号BT22，该合金具有高强、高韧、高淬透性，故称“三高”钛合金，退火状态下强度极限可达1080MPa，强化热处理状态下可达1200MPa或更高，具有满意的延伸率、断面收缩率和冲击韧性。根据不同性能和用途分为3种不同等级：①R m≥1078MPa，K IC≥70MPa·m1/2；②R m≥1127MPa，K

≥65MPa·m1/2；③R m≥1176MPa，K IC ≥53MPa·m1/2。在伊尔76、伊尔86、伊尔96、及图204、安124等飞机上大量制造承力框及起落架部件［11－12］。随着我国军机型号的不断发展及大型运输机研制的开展［13］，我国开始仿制该合金，我国仿制后命名为TC18（2007版GB/T3620.1－2007）。

2.3.7TC21钛合金

TC21钛合金是西北有色金属研究院、北京航空材料研究院等单位联合研制的具有我国自主知识产权的第1个高强高韧损伤容限钛合金，合金名义成分Ti-6Al-2Mo-1.5Cr-2Zr-2Sn-2Nb。该合金目前用于制造飞机重要结构件［14］。目前使用状态下R m≥1100MPa，K IC≥70MPa·m1/2。该合金已经在我国第3代先进飞机上获得了工程化应用。

2.3.8TC25钛合金

TC25钛合金是我国近年来在仿制某型航空发动机过程中仿制的俄罗斯BT25钛合金，BT25是前苏联1971年研制的马氏体型的α+β两相热强钛合金，合金里添加了高熔点的Mo，W大大提高了合金的热强性和耐热性，也提高了合金的工作寿命，BT25合金在常温、高温下均具有优异的力学性能，其使用温度可达550?，合金名义成分Ti-6.5Al-2Mo-1Zr-1Sn-1W-0.2Si。BT25合金可在适当的热变形条件、热处理制度下（950 970?，1h，空冷+530 570?，6h，空冷）可获得较为理想的综合性能。作为马氏体型α+β两相钛合金，BT25合金较该系列其它热强合金的突出优点是其工作使用温度500 550?，在500?以下工作时间达6000h，在550?工作时间达3000h，因此被推荐用于制造高压压气机零件（主要是压气机盘）。BT25合金制造的半成品有锻件、模锻件、棒材和其他形式的半成品［15－18］。

2.4β及近β钛合金

2.4.1TB3钛合金

TB3钛合金是1种可热处理强化的亚稳定β型钛合金，合金名义成分为Ti-10Mo-8V-1Fe-3.5Al。该合金的

主要优点是固溶处理状态具有优异的冷成形性能，其冷镦比（D t/D0）可达2.8，固溶+时效制度处理后可获得高的强度，主要用于制造使用温度低于300?的1100 MPa级以上高强度航空航天紧固件［1］。

2.4.2TB6钛合金

上世纪50年代的朝鲜战争，美国飞机在战场被击落击伤近1000架，60年代的越南战争，美国飞机的损失更加惨重，累计4000多架。两次大的战争美国的财力损失很大，但大大促进了美国钛工业和钛加工技术的发展。美国在总结越南战争中飞机事故时发现，飞机机体结构常常出现一种低应力的断裂事故，即构件的工作应力低于材料的屈服强度而发生的脆性断裂事故。经材料和力学家的分析发现，构件内部常常存在一种宏观尺度裂纹。这种裂纹有可能是铸造、锻造、热处理，甚至机械加工产生的。因此，这种带有裂纹的构件使用时的安全性、可靠性和寿命，当然不能用R m，R p0.2，A，Z，a

来衡量了。而是应该用裂纹失稳扩展的抵抗能力来评价。如果材料的裂纹失稳扩展抵抗能力越好，那么使用越安全，或者说，即使构件中存在裂纹，照样可以使用而且不会造成断裂或者很快就断裂。把这个能力叫做断裂韧性，材料上称K1C。20世纪70年代的飞机设计者，已经考虑到提高飞机构件的结构效益和构件的寿命了。而β钛合金正好可满足这一点。可以在更高的强度水平上比α+β两相钛合金具有更好的断裂韧性。

在这种需求背景下，美国Timet公司于1971年研制生产了Ti-1023钛合金，该合金名义成分为Ti-10V-2Fe-

3Al，常规使用状态下R

≥1100MPa，K

≥60MPa·m1/2，是迄今为止应用最为广泛的一种高强高韧近β型钛合金，是一种为适应损伤容限性设计原则而产生的高结构效益、高可靠性和低制造成本的变形钛合金，合金中以Fe和V为主要β稳定元素。已经应用于波音777客机起落架主梁、A380主起落架支撑等部件制造［11］。我国从1986年开始该合金材料的仿制及应用研究工作，仿制后命名为TB6钛合金。国内生产的Ti-1023，早期用于生产歼八Ⅱ飞机58框腹鳍接头模锻件、用于歼七系列飞机减速板梁自由锻件和模锻件，在后期的JH7飞机中获得了大量应用。该合金的主要缺点就是β稳定元素偏析，该缺点是我们国内至今未能完全解决的技术难点。

第8期张利军等：我国航空用变形钛合金材料

2.4.3TB8钛合金

该合金是美国Timet公司于1989年针对美国国家航空航天飞机计划NASP对抗氧化金属及复合材料基体的需求而研制的1种亚稳定β型钛合金，美国牌号为β21s，该合金名义成分Ti-3Al-15Mo-2.7Nb-0.25Si。TB2，TB3，TB5，TB6等β钛合金主要β稳定元素都采用V，但由于V的抗氧化能力很差，所以这些β钛合金的使用温度一般都不超过300?。由于β21s钛合金是针对NASP计划而研制的，要求合金要具有良好的抗氧化性能和高温性能，所以β21s合金设计时β稳定元素选用抗氧化性能良好的的高熔点Mo和Nb。该合金不仅具有优异成形性、深淬透性、良好的抗腐蚀能力，还具有优异的高温抗氧化性能，可用于制作有温度要求的飞机结构件或发动机部件紧固件和液压管材等，还可用作金属基复合材料的基体、铸件等。该合金是飞机发动机舱附近导风罩类零件的理想材料，例如波音777飞机发动机舱导风罩选用该合金后产生了很好的效果［20－23］。

我国在20世纪90年代初开始对β21s钛合金进行国产化研究，材料已研制成功，该合金国内相对应的牌号为TB8，主要产品型态为板材、棒材、锻件、带材，也可生产箔材、丝材、管材等。国内某型号飞机机身发动机风罩零件上用TB8代替1Cr18Ni9Ti不锈钢，使飞机减重14kg，并提高了零件的抗腐蚀性、热稳定性。而采用该材料代替30CrMnSiA结构钢制造某机后，机身承力框上框段3个锻件结构件的焊接组合件实现减重15% 20%，大大提高了飞机的结构效益。

航空航天标准件在其生产制造过程中要求材料具有良好的冷镦成形性能，且在其热处理后要获得足够高的强度。β型钛合金由于在固溶状态下具有优异的冷成形性能，且其在随后时效处理状态下可获得很高的强度，所以大量应用于高品质航空航天标准件的生产制造。列入我国《航空材料手册》的用于制造航空标准件的β型钛合金主要有TB2、TB3，这两种β型钛合金主要应用于1100MPa级标准件的制造。随着我国航空航天工业的迅速发展，新一代标准件要求其强度水平达1300 MPa级以上，所以研究和发展1300MPa级以上的β型钛合金材料及其加工工艺成为我国材料工程技术人员的当务之急。对于冷加工成形性能优异的1300MPa级超高强度β型钛合金，我国目前尚无十分成熟的合金可用，国外资料显示，β21S钛合金具有优异的冷加工成形性能及深的淬透性，热处理后可获得很高的强度。为此，我公司开展了超高强度紧固件用TB8合金棒丝材的研制生产及应用研究工作，目前已经研制生产出了R m ≥1300MPa、A≥8%的TB8钛合金棒丝材及形成了全套冷热加工工艺，并已经在航空航天标准件生产厂加工出了各种规格的超高强度航空航天标准件，满足了型号设计需求。

3结语

目前我国航空工业使用变形钛合金材料90%以上是仿制前苏联、美国等工业发达国家，而且大多数是在航空发动机或飞机的仿制、技术借鉴或引进改进过程中被动进行的。虽然，我国很多材料研制单位从上世纪80年代至今研制开发了很多自主知识产权的钛合金，但因为种种原因大多数未获得工程化应用，最终在实验室不了了之。所以，我们国家钛合金工业今后发展的方向应立足于产学研用一体化发展，开发合金应立足于工程应用，真正实现研有所用。

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櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘

5－14．

金属硫化物纳米薄膜性能研究获进展

金属硫化物纳米材料因其具有优异的光电特性而成为太阳能量转换、光电器件、催化等前沿领域的研究热点。通过对金属硫化物纳米结构的设计及其薄膜材料的可控合成和组装，可使其在太阳能利用和光电子集成器件等应用上发挥更大作用。

中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室贾均红研究员带领的课题组，在对金属硫化物纳米材料及其功能薄膜的设计、制备和性能研究方面，取得了一系列突破和重要进展。他们利用化学浴沉积结合自组装技术，在单晶硅及玻璃上可控制备了一系列金属硫化物如CuxS、CdS、In2S3及Bi2S3等纳米晶薄膜。同时，采用自组装结合紫外光刻技术，制备了完整、有序的硫化物图案化薄膜，研究了图案特征对薄膜光学及光电性能的影响，并揭示了硫化物沉积薄膜的形成和生长机理。

研究结果表明，自组装薄膜可作为一种有效的模板来控制金属硫化物纳米材料的晶轴定向、晶型选择和表面形貌，所制备的薄膜具有稳定的光电流及灵敏的光电响应特性；可通过调节图案尺寸实现对薄膜光学及光电性能的控制。这种图案化功能薄膜的特性在微型光学器件、传感器及太阳能电池等领域有着广泛的应用前景。

该项研究工作得到中科院“百人计划”和国家自然科学基金项目支持。研究结果最近发表在《CrystEngComm》（2012，14：3433）以及《Journal of Colloid and Interface Science》（2009，332：32－38；2011，356：726－733.），《ACS Appl Mater Interfaces》（2010，2：3467－3472），《Applied Surface Science》（2010，256：7316；2011，258：649－656）上。

（来源：中国科学院兰州化学物理研究所）64

航空用钛合金的发展概况

航空用钛合金的发展概况 □北京航空材料研究院曹春晓摘要：航空用钛合金近期工程化发展中呈现出一些技术创新的"亮点"，其中工艺创新的亮点比成分创新的亮点更多一些。这些亮点包括阻燃钛合金、钛基复合材料、纤维钛层板、超塑性钛合金、特大整体结构件锻造工艺、金属型精铸工艺、大型整体结构件精铸工艺、激光成形工艺、摩擦焊工艺和β热处理工艺等。关键词：钛合金飞机发动机热处理工艺２０世纪５０年代，军用飞机进入了超声速时代，航空发动机相应地进入喷气发动机时代，原有的铝、钢结构已不能满足新的需求。钛合金恰恰在这个时候进入了工业性发展阶段，由于它具有比强度高、使用温度范围宽（－２６９～６００℃）、抗蚀性好和其他一些可利用的特性，因此很快被选用于飞机及航空发动机。５０年来的世界钛市场中最大的用户始终属于航空。当前，航空仍然占５０％左右市场份额。受２００２年"９．１１"事件影响，美国２００３年钛工业产品发货量降至１５６２５ｔ（２００２年为１６０７１ｔ），日本２００３年钛加工材发货量则降至１３８３８ｔ（２００２年为１４４８１ｔ），而中国从２０００～２００４年的钛加工材销售量却一直以很高的速度增长（见表１）。１９９３年以后，几乎看不到新推出的工业性钛合金，而钛合金工艺方面的创新却屡见不鲜。这既与冷战时代的结束有关，也与工艺创新往往起到事半功倍之效有关。一、钛合金在飞机及航空发动机上的用量不断扩大 . 飞机机体的钛用量表２中列出的－１８、Ａ－２２、Ｆ－３５三大战斗攻击机和Ｂ－２轰炸机是美国在２０１５年前保持空中优势的４块"王牌"。由表２可知，总的发展趋势是钛在飞机机体上的用量不断扩大。－１８在不断改型的过程中其钛用量也不断增多。民用飞机的钛用量也在不断扩大（图１和表３）。我国战斗机的钛用量也在不断扩大：２０世纪８０年代开始服役的歼八系列的钛用量为２％，两种新一代战斗机的钛用量分别为４％和１５％，更新一代的高性能新型战斗机的钛用量将达２５％～３０％。 . 航空发动机的钛用量从表４和图２可知，国外先进发动机上的钛用量通常保持在２０％～３５％的水平。我国早期生产的涡喷发动机均不用钛，１９７８年开始研制并于１９８８年初设计定型的涡喷１３发动机的钛用量达到１３％。２００２年设计定型的昆仑涡喷发动机是我国第一个拥有完全自主知识产权的航空发动机，钛用量提高至１５％。即将设计定型的我国第一台拥有自主知识产权的涡扇发动机又进一步把钛用量提高到２５％的水平。二、航空用钛合金近期工程化发展中的一些"亮点" . 阻燃钛合金闪亮登场为了避免"钛火"，俄罗斯曾研制了含Ｃｕ高量的ＢＴＴ－１和ＢＴＴ－３阻燃钛合金，但由于其力学性能和熔铸性能差而未能工程化。美国发明的ＡｌｌｏｙＣ（Ｔｉ－３５Ｖ－１５Ｃｒ）阻燃钛合金近期已成功地应用于Ｆ１１９发动机（－２２战斗机的动力装置）的高压压气机机匣、导向叶片和矢量尾喷管。这是高温钛合金领域的最新亮点，也是钛发展史

钛及钛合金的分类修订稿

钛及钛合金的分类 WEIHUA system office room 【WEIHUA 16H-WEIHUA WEIHUA8Q8-

钛及钛合金的分类市场供货的钛产品主要有工业纯钛和钛合金两大类：一.工业纯钛：钛属于多晶型金属，在低于882℃为a晶型，原子结构呈密排六方晶格，从882℃至熔点都是B晶型，呈体心立方晶格。工业纯钛在金相组织上呈现a相，如果退火完全的话，是大小基本相等等轴状单项晶格。由于存在着杂质，所以工业纯钛中也存在着少量的B相。基本上是沿着晶界分布。工业纯钛按GB/—2007新标准共有九个牌号，TA1类型的有三个，TA2—TA4每个类型的各有两个，它们的差别就是纯度的不同。从表中我们可以看出，从TA1—TA4每个牌号都有一个后缀带ELI的牌号，这个ELI是英文低间隙元素的缩写，也就是高纯度的意思。由于Fe，C, N, H, O在a—Ti 中是以间隙元素存在的，它们的含量多少对工业纯钛的耐腐蚀性能以及力学性能产生很大的影响，C,N,O固溶于钛中可以使钛的晶格产生很大的畸变，使钛的被强烈的强化和脆化。这些杂质的存在是生产过程中由生产原料带入的，主要是海绵钛的质量。要是想生产高纯度的工业纯钛钛锭，就得使用高纯度的海绵钛。在标准中，带ELI的牌号在这6个元素含量的最高值均低于不带ELI的牌号。这些标准的修改是参照国际上或者说是西方国家的标准（我们国家的标准正在努力向西方国家靠拢，因为我们国家的很多基础工业还是比他们落后一些，很多老标准都是沿袭前苏联的），特别是在杂质的含量以及室温力学性能上各牌号的指标和国际上，以及西方国家基本上保持一致。这个新标准主要是参照ISO（国际标准）外科植入物和美国ASTM材料标准（B265, B338, B348, B381, B861, B862, B863这七

钛及钛合金的分类

钛及钛合金的分类市场供货的钛产品主要有工业纯钛和钛合金两大类：一.工业纯钛：钛属于多晶型金属，在低于882℃为a晶型，原子结构呈密排六方晶格，从882℃至熔点都是B晶型，呈体心立方晶格。工业纯钛在金相组织上呈现a相，如果退火完全的话，是大小基本相等等轴状单项晶格。由于存在着杂质，所以工业纯钛中也存在着少量的B相。基本上是沿着晶界分布。工业纯钛按GB/T3620.1—2007新标准共有九个牌号，TA1类型的有三个，TA2—TA4每个类型的各有两个，它们的差别就是纯度的不同。从表中我们可以看出，从TA1—TA4每个牌号都有一个后缀带ELI的牌号，这个ELI是英文低间隙元素的缩写，也就是高纯度的意思。由于Fe，C, N, H, O在a—Ti 中是以间隙元素存在的，它们的含量多少对工业纯钛的耐腐蚀性能以及力学性能产生很大的影响，C,N,O固溶于钛中可以使钛的晶格产生很大的畸变，使钛的被强烈的强化和脆化。这些杂质的存在是生产过程中由生产原料带入的，主要是海绵钛的质量。要是想生产高纯度的工业纯钛钛锭，就得使用高纯度的海绵钛。在标准中，带ELI的牌号在这6个元素含量的最高值均低于不带ELI的牌号。这些标准的修改是参照国际上或者说是西方国家的标准（我们国家的标准正在努力向西方国家靠拢，因为我们国家的很多基础工业还是比他们落后一些，很多老标准都是沿袭前苏联的），特别是在杂质的含量以及室温力学性能上各牌号的指标和国际上，以及西方国家基本上保持一致。这个新标准主要是参照ISO（国际标准）外科植入物和美国ASTM材料标准（B265, B338, B348, B381, B861, B862, B863这七个标准）。并且与ISO和美国的ASTM标准相对应，例如TA1对应Gr1, TA2对应Gr2, TA3对应Gr3, TA4对应Gr4。这样有利于各个行业在选材和应用上明晰各国标准的参照，也有利于在技术和商贸上与国际上的交流。表1 钛及钛合金牌号和化学成分

钛及钛合金牌号和化学成分汇总

《钛及钛合金牌号和化学成分》(2009/11/30 15:05) （引用地址：未提供）目录：行业知识浏览字体：大中小《钛及钛合金牌号和化学成分》目前，金属钛生产的工业方法是可劳尔法，产品为海绵钛。制取钛材传统的工艺是将海绵钛经熔铸成锭，再加工而成钛材。按此，从采矿到制成钛材的工艺过程的主要步骤为：钛矿->采矿->选矿->太精矿->富集->富钛料->氯化->粗 TiCl4->精制->纯TiCl4->镁还原->海绵钛->熔铸->钛锭->加工->钛材或钛部件上述步骤中如果采矿得到的是金红石，则不必经过富集，可以直接进行氯化制取粗TiCI4。另外，熔铸作业应属冶金工艺，但有时也归入加工工艺。上述工艺过程中的加工过程是指塑性加工和铸造而言。塑性加工方法又包括锻造、挤压、轧制、拉伸等。它可将钛锭加工成各种尺寸的饼材、环材、板材、管材、棒材、型材等制品，也可用铸造方法制成各种形状的零件、部件。

钛和钛合金塑性加工具有变形抗力大；常温塑性差、屈服极限和强度极限比值高、回弹大、对缺口敏感、变形过程易与模具粘结、加热时又易吸咐有害气体等特点，塑性加工较钢、铜困难。故钛和钛合金的加工工艺必须考虑它们的这些特点。钛采用塑性加工，加土尺寸不受限制，又能够大批量生产，但成材率低，加工过程中产生大量废屑残料。钛材生产的原则流程如图1—1。针对钛塑性加工的上述缺点，近年来发展了钛的粉末冶金工艺。钛的粉末冶金流程与普通粉末冶金相同，只是烧结必须要在真空下进行。它适用乎生产大批量、小尺寸的零件，特别适用于生产复杂的零部件。这种方法几乎无须再经过加工处理，成材率高，既可充分利用钛废料作原料，又可以降低生产成本，但不能生产大尺寸的钛件。钛的粉末冶金工艺流程为:钛粉(或钛合金粉)->筛分->混合->压制成形->烧结->辅助加工->钛制品。

钛及钛合金牌号

钛及钛合金牌号、特性及应用 Ti-6Al-4V 属于热处理强化的钛合金，它具有较好的焊接性薄板成型性和锻造性能。用于制造喷气发动机压缩机叶片，叶轮等。其他如起落架轮和结构件，紧固件，支架，飞机附件，框架、桁条结构、管道，应用非常广泛。 Ti-5Al-2.5Sn 锻造时抗裂纹的能力较好，成型性尚可，焊接性良好，热处理不能强化。用于传动齿轮箱外壳，喷气发动机外壳装置及导向叶片罩，管道结构等。 Ti-8Al-1Mo-1V 成型性及锻造时抗裂纹的能力尚可，焊接性好，但不可热处理强化。用地制作喷气发动机叶片，叶轮和外壳，陀螺仪万向导向叶片罩，喷管装置的内蒙皮和框架等。 Ti-6Al-6V-2Sn 属于可热处理强化的钛合金，锻造时抗裂纹的能力好，但焊接性差。用于制造紧固件，入风口控制导向装置，试验结构件。 Ti-13V-11Cr-3Al 属于可热处理强化的钛合金，成型性良好，锻造时有一定抗裂纹能力，焊接性尚可，用作结构锻件，板状桁条结构，蒙皮，框架、支架、飞机附件，紧固件。 Ti-2.25Al-11Sn-5Zr-1Mo-0.2Si 属于可热处理强化的钛合金，锻造时抗裂纹的能力好，用于制造喷气发动机叶片，叶轮，起落架滚轮，飞机骨架、紧固件等。 Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo 成型性焊接性好，锻造时有良好的抗裂纹能力，但不热处理强化。用于制造压缩机叶片，叶轮，起落架滚轮，隔圈压气机箱组合件，飞机骨架，蒙皮构件等。 Ti-4Al-3Mo-1V 属于可热处理强化的钛合金，锻造性、成型性好。用于制造飞机骨架构件。 IMI125 IMI130 IMI160 工业纯钛，抗蚀性优异，比强度较高，疲劳极限较好，锻造性好，可用普通方法锻造、成形和焊接。可制成板、棒、丝材。应用于航空、医疗、化工等方面，如排气管，防火墙、受热蒙皮以及要求塑性好、能抗蚀的零件 IMI317 属于α型钛合金，可焊接，在315~593℃具有良好的抗氧化性、强度和高温稳定性，可制造锻件及板材零件，如航空发动机压气机叶片、壳体、支架。 IMI315 属于α+β型钛合金，可热处理强化，用于航空发动机压气机盘和叶片、导弹部件等。IMI318 α+β型合金，锻造性及综合性能良好，是各国普遍使用的钛合金，用于航空发动机压气机盘和叶片等部件。 IMI550 α+β型钛合金，易锻造，室温强度好，蠕变抗力较高（400℃以下），持久强度高，广泛用于制造发动机及机翼滑轨，动力控制装置外壳等。 IMI551 属于α+β型钛合金高强度钛合金，它具有强度高、蠕变极限高（400℃以下），锻造性

钛牌号对照表

钛牌号对照表 2007-06-07 11:25 中国美国俄罗斯 TAD 碘化钛 Grade1 1号纯钛 BT1-00 工业纯钛 TA1 工业纯钛 Grade2 2号纯钛 BT1-0 工业纯钛 TA2 工业纯钛 Grade3 3号纯钛 OT4 -0 Ti-0.8Al-0.7Sn TA3 工业纯钛 Grade4 4号纯钛 OT4 -1 Ti-2Al-1.5Mn TA4 Ti-3Al Grade5 Ti-6Al-4V OT4 Ti-3Al-1.5Mn TA5 Ti-4Al-0.005B Grade6 Ti-5Al-2.5V BT5 Ti-5Al TA6 Ti-5Al Grade7 Ti-0.2Pd BT5 -1 Ti-5Al-2.5Sn TA7 Ti-5Al-2.5Sn Grade9 Ti-3Al-2.5V BT6 Ti-6Al-4V TA8 Ti-5Al-2.5Sn-3Cu-1.5Zr Grade10 Ti-11.5Mo-4.5Sn-6Zr BT6c Ti-6Al-4V TC1 Ti-2Al-1.5Mn Grade11 Ti-0.2Pd BT3 -1 Ti-6Al-1.5Cr-2.5Mo-0.5Fe-0.3Si TC2 Ti-3Al-1.5Mn Grade12 Ti-0.3Mo-0.75Ni BT9 Ti-6.5Al-3.5Mo-0.3Si TC3 Ti-4Al-4V A-1

Ti-5Al-2.5Sn BT/4 Ti-5Al-3Mo-1.5V TC4 Ti-6Al-4V A-3 Ti-6Al-2Nb-1Ta BT16 Ti-2.8Al-5Mo-5V TC6 Ti-6Al-1.5Cr-2.5Mo-0.5Fe-0.3Si A-4 Ti-8Al-1Mo-1V BT18 Ti-8Al-0.6Mo-11Zr-1Nb TC7 Ti-6Al-0.6Cr-0.4Fe-0.4Si-0.01B AB-1 Ti-6Al-4V BT19 Ti-3Al-5.5Mo-3.5V-5.5Cr-1Zr TC9 Ti-6.5Al-3.5Mo-2.5Sn-0.3Si AB-3 Ti-6Al-6V-2Sn BT20 Ti-6Al-1.5Mo-1.5V TC10 Ti-6Al-6V-2Sn-0.5Cu-0.5Fe AB-4 Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo BT22 Ti-5.5Al-5V-5Mo-1.5Cr-1.0Fe TC11 Ti-6Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si AB-5 Ti-3Al-2.5V ПT-3B Ti-4Al-2V TB2 Ti-5Mo-5V-3Cr-3Al B-1 Ti-3Al-13V-11Cr ПT-7M Ti-2Al

航空用钛合金挤压型材

文档从网络中收集，已重新整理排版.word版本可编辑.欢迎下载支持. 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。

钛牌号分析对照详表

航空结构件用钛合金棒材规范-中国有色金属标准质量信息网

《钛及钛合金棒材》编制说明（送审稿）（2006年12月）

钛及钛合金棒材一、任务来源及计划要求根据全国有色金属标准化技术委员会《关于下达2006～2008年有色金属国家标准修订计划的通知》（有色标委[2006]第13号）的要求，由宝钛集团有限公司、宝鸡钛业股份有限公司负责修订GB/T 2965－1996《钛及钛合金棒材》。按要求于2006年完成修订任务。二、编制过程（包括编制原则、工作分工、征求意见单位、各阶段工作过程等） 1、编制原则在现行标准的基础上，结合近些年来钛及钛合金棒材的研制成果及生产、使用的实际情况，参考宝钛集团有限公司与国内使用单位签订的相关的产品协议标准，并充分考虑现行标准在执行过程中产生的问题进行修订。 1）根据国家标准GB/T 3620.1《钛及钛合金牌号与化学成分》的修订情况，将工业纯钛棒材的牌号相应修订为TA1、TA2、TA3和TA4（分别对应ASTM标准的Gr.1、Gr.2、Gr.3和Gr.4）；并新增TC4 ELI、TA13、TA15和TA19等钛合金牌号。 2）扩大了棒材的尺寸范围：最小直径或截面厚度从8mm降为＞7mm；棒材的最大规格由200mm增大到230mm；退火态棒材的长度范围扩大为300mm～3000mm。 3）依据ASTM B348-06ε1标准，补充了TA1、TA2、TA3、TA4和TC4 ELI 的力学性能指标；根据相关协议标准，确定TA13、TA15和TA19钛合金棒材的力学性能指标。 4）增加了所有牌号钛棒材的规定非比例延伸强度R p0.2指标。 5）提高了棒材的直径或截面厚度的尺寸允许偏差要求。 6）增加了机加工棒材的表面粗糙度要求。 2、分工本标准由宝钛集团有限公司和宝鸡钛业股份有限公司起草。 3、征求意见单位本标准在中国有色金属标准计量质量研究所网站公开征求意见。 4、各阶段工作计划 2005年6月～2006年4月调研； 2006年5月～2006年7月提出标准草案；～2006年11月标准征求意见，形成讨论稿并完成标准的预审；～2006年12月完成标准送审稿。

航空航天钛合金研究现状

航空航天钛合金研究现状摘要介绍了钛合金在航空航天领域中应用的进展情况和未来的发展趋势。关键词钛合金，航空航天，应用，发展引言大量采用现金钛合金极其应用技术，提高钛合金用量，是新一代飞机和发动机先进性的显著标志之一，可大幅度提高结构减重效果和安全可靠性。如美国第四代战斗机F/A-22的用钛量占结构的38.8%，其中大部分零件是按照耐久性/损伤容限设计准则选用现金的Ti6Al4V ELI和Ti-6-22-22S损伤容限型钛合金制造的，真是“一代材料，一代飞机”。同样，航空发动机结构的钛合金用量也在不断提高，如F100 的用钛量为25%。F119的用钛量达40%。飞机结构钛合金在飞机上的应用可以取得良好的减重效益，满足军用飞机高机动性、高可靠性和长寿命的设计需要。早在世纪50年代初期，国外一些军用飞机上就开始用工业纯钛制造后机身的隔热板、机尾整流罩、减速板等受力不大的结构件。20世纪60年代，钛合金在飞机结构上的应用，进一步扩大到襟翼滑轨、承力隔框、中央翼盒型梁、起落架梁、直升机桨毂等主要受力构件。到20世纪70年代，钛合金在飞机结构上的应用又从战斗机扩大到军用大型轰炸机和运输机，而且在民用飞机上也开始大量采用钛合金构建。例如，波音747大型客机的起落架支承梁，是由Ti6Al4V合金制造的大型锻件。长6cm，质量1.8t。波音787大型客机的起落架转向架梁，是由TI-5553高强度钛合金制造的大型锻件，强度级别为1240MPa，质量约为2.0t。随着钛合金的研究和生产的发展，飞机上的用钛量也越来越大，美国第四代战斗机代表机型FA-22的用钛量已经占到飞机结构的38.8%。F/A-22飞机主要使用7个牌号的钛合金，分别是：中强度钛合金

材料牌号对照表

一、我国钢号表示方法概述钢的牌号简称钢号，是对每一种具体钢产品所取的名称，是人们了解钢的一种共同语言。我国的钢号表示方法，根据国家标准《钢铁产品牌号表示方法》（GB221-79）中规定，采用汉语拼音字母、化学元素符号和阿拉伯数字相结合的方法表示。即： ①钢号中化学元素采用国际化学符号表示，例如Si,Mn,Cr……等。混合稀土元素用“RE”（或“Xt”）表示。 ②产品名称、用途、冶炼和浇注方法等，一般采用汉语拼音的缩写字母表示，见表。 ③钢中主要化学元素含量（%）采用阿拉伯数字表示。表：GB标准钢号中所采用的缩写字母及其涵义

二、我国钢号表示方法的分类说明 1．碳素结构钢 ①由Q+数字+质量等级符号+脱氧方法符号组成。它的钢号冠以“Q”，代表钢材的屈服点，后面的数字表示屈服点数值，单位是MPa例如Q235表示屈服点（σs）为235 MPa的碳素结构钢。 ②必要时钢号后面可标出表示质量等级和脱氧方法的符号。质量等级符号分别为A、B、C、D。脱氧方法符号：F 表示沸腾钢；b表示半镇静钢：Z表示镇静钢；TZ表示特殊镇静钢，镇静钢可不标符号，即Z和TZ都可不标。例如Q235-AF表示A级沸腾钢。 ③专门用途的碳素钢，例如桥梁钢、船用钢等，基本上采用碳素结构钢的表示方法，但在钢号最后附加表示用途的字母。 2．优质碳素结构钢 ①钢号开头的两位数字表示钢的碳含量，以平均碳含量的万分之几表示，例如平均碳含量为0.45%的钢，钢号为“45”，它不是顺序号，所以不能读成45号钢。 ②锰含量较高的优质碳素结构钢，应将锰元素标出，例如50Mn。 ③沸腾钢、半镇静钢及专门用途的优质碳素结构钢应在钢号最后特别标出，例如平均碳含量为0.1%的半镇静钢，其钢号为10b。 3．碳素工具钢 ①钢号冠以“T”，以免与其他钢类相混。 ②钢号中的数字表示碳含量，以平均碳含量的千分之几表示。例如“T8”表示平均碳含量为0.8%。 ③锰含量较高者，在钢号最后标出“Mn”，例如“T8Mn”。 ④高级优质碳素工具钢的磷、硫含量，比一般优质碳素工具钢低，在钢号最后加注字母“A”，以示区别，例如 “T8MnA”。 4．易切削钢 ①钢号冠以“Y”，以区别于优质碳素结构钢。 ②字母“Y”后的数字表示碳含量，以平均碳含量的万分之几表示，例如平均碳含量为0.3%的易切削钢，其钢号为“Y30”。 ③锰含量较高者，亦在钢号后标出“Mn”，例如“Y40Mn”。 5．合金结构钢 ①钢号开头的两位数字表示钢的碳含量，以平均碳含量的万分之几表示，如40Cr。 ②钢中主要合金元素，除个别微合金元素外，一般以百分之几表示。当平均合金含量＜1.5%时，钢号中一般只标出元素符号，而不标明含量，但在特殊情况下易致混淆者，在元素符号后亦可标以数字“1”，例如钢号“12CrMoV”和

航空材料-钛合金

航空材料---钛合金 MASTER 一、钛的简介 1948年美国杜邦公司才用镁法成吨生产海绵钛——这标志着海绵钛即钛工业化生产的开始。而钛合金因具有比强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点而被广泛用于各个领域。钛在地壳中含量较丰富，含量排第九位，远高于铜、锌、锡等常见金属。钛广泛存在于许多岩石中，特别是砂石和粘土中。二、钛的特性强度高：是铝合金的1.3倍，镁合金的1.6倍，不锈钢的3.5倍，金属材料中的冠军。热强度高：使用温度比铝合金高几百度，可在450～500℃的温度下长期工作。抗蚀性好：耐酸、耐碱、耐大气腐蚀，对点蚀、应力腐蚀的抵抗力特别强。低温性能好：间隙元素极低的钛合金TA7,在-253℃下还能保持一定的塑性。化学活性大：高温时化学活性很高，轻易与空气中的氢、氧等气体杂质发生化学反应，生成硬化层。导热系数小、弹性模量小：导热系数约为镍的1/4，铁的1/5，铝的1/14，而各种钛合金的导热系数比钛的导热系数约下降50％。钛合金的弹性模量约为钢的1/2 。三、钛合金的分类及用途钛合金按用途可分为：耐热合金、高强合金、耐蚀合金(钛-钼，钛-钯合金等)、低温合金以及特殊功能合金(钛-铁贮氢材料和钛-镍记忆合金)等。尽管钛及其合金应用的历史不长，但由于它那超众的性能，已经获得了多个光荣称号。首先荣获的称号就是“空间金属”。它重量轻、强度大又耐高温，特别适于制造飞机和各种航天器。目前世界上生产的钛及钛合金，大约有四分之三都用于航空航天工业。许多原来用铝合金的部件，都改用了钛合金。四、钛合金的航空应用钛合金主要用于飞机及发动机的制造材料，如锻造钛风扇、压气机盘和叶片、发动机罩、排气装置等零件以及飞机的大梁隔框等结构框架件。航天器主要利用钛合金的高比强度，耐腐蚀和耐低温性能来制造各种压力容器、燃料贮箱、紧固件、仪器绑带、构架和火箭壳体。人

钛及钛合金牌号和化学成分汇总

(2009/11/30 15:05) 《钛及钛合金牌号和化学成分》(引用地址：未提供) ★阿里同摘目录：行业知识小浏览字体：大中《钛及钛合金牌号和化学成分》目前，金属钛生产的工业方法是可劳尔法，产品为海绵钛。制取钛材传统的工艺是将海绵钛经熔铸成锭，再加工而成钛材。按此，从采矿到制成钛材的工艺过程的主要步骤为：钛矿-＞采矿-＞选矿-＞太精矿-＞富集-＞富钛料-＞氯化-＞粗TiCI4-＞精制-＞纯TiCI4-＞镁还原-＞海绵钛-＞熔铸-＞钛锭-＞加工-＞钛材或钛部件上述步骤中如果采矿得到的是金红石，则不必经过富集，可以直接进行氯化制取粗TiCI4。另外，熔铸作业应属冶金工艺，但有时也归入加工工艺。上述工艺过程中的加工过程是指塑性加工和铸造而言。塑性加工方法又包括锻造、挤压、轧制、拉伸等。它可将钛锭加工成各种尺寸的饼材、环材、板材、管材、棒材、型材等制品，也可用铸造方法制成各种形状的零件、部件。. 钛和钛合金塑性加工具有变形抗力大；常温塑性差、屈服极限和强度极限比值咼、回弹大、对缺口敏感、变形过程易与模具粘结、加热时又易吸咐有害气体等特点，塑性加工较钢、铜困难。

故钛和钛合金的加工工艺必须考虑它们的这些特点钛采用塑性加工，加土尺寸不受限制，又能够大批量生产，但成材率低，加工过程中产生大量废屑残料。钛材生产的原则流程如图1—1。针对钛塑性加工的上述缺点，近年来发展了钛的粉末冶金工艺。钛的粉末冶金流程与普通粉末冶金相同，只是烧结必须要在真空下进行。它适用乎生产大批量、小尺寸的零件，特别适用于生产复杂的零部件。这种方法几乎无须再经过加工处理，成材率高，既可充分利用钛废料作原料，又可以降低生产成本，但不能生产大尺寸的钛件。钛的粉末冶金工艺流程为:钛粉(或钛合金粉)-＞筛分-＞混合-＞压制成形-＞烧结-＞辅助加工-＞钛制品。钛材生产的原则流程钛材除了纯钛外，目前世界上已经生产出近30 种牌号的钛合金。使用最广泛的钛合金是Ti-6AI-4V, Ti-5AI— 2.5Sn等医用钛标准(2008/05/29 23:54) 外科植入物用钛及钛合金加工材执行标准GB/T 13810—1997 1 范围本标准规定了外科植入物用钛及钛合金加工材的技术要求、试验方法、检验规则标志、包装、运输、储存。

航空航天用钛合金的切削加工现状及发展趋势

航空航天用钛合金的切削加工现状及发展趋势钛合金在航空航天工业和其他工业部门有着广泛的应用前景。随着科学技术的不断进步和我国国民经济的快速发展，作为“崛起的第三代金属”钛工业必将大有作为。航空航天用钛合金的特点及应用作为航空航天领域不断兴起的材料，钛合金有以下优势[1-3]：（1）比强度高。钛合金具有很高的强度，其抗拉强度为686~1176MPa，而密度仅为钢的60%左右，所以比强度很高。（2）高温性能优良。钛合金在高温下仍能保持良好的机械性能，其耐热性远高于铝合金，且工作温度范围较宽。（3）抗腐蚀性强。在550℃以下的空气中，钛表面会迅速形成薄而致密的氧化钛膜，其耐蚀性优于大多数不锈钢。在航空工业领域，钛合金主要用于制造喷气发动机的压气机盘、涡轮盘、叶片、机匣等，以及诸如大型主起落架支撑梁、机身后段及转向梁等结构件[4]。因钛合金具有比强度高和耐高温特点，用于制造飞机发动机和机体能够有效地提高发动机推重比和机体机构效率，有利于缓解热障现象[5]。近年来军用飞机上所用钛合金材料的比例正在不断增加[6]，钛合金材料的应用水平已成为衡量飞机先进性的重要标志之一。美国第四代战斗机的F-22 的机体主要承力材料大量采用钛64（Ti-6Al-4V），约占机身总质量的36%，钛62222 主要用于发动机周围蒙皮机构及发动机框架，约占机身总质量的3%[7]。在民用飞机方面，钛合金的应用也较为广泛。在波音777 上大约采用了11%的钛结构，其平面钛箔的用量将达到12247 kg[8]。在航天工业领域，钛合金主要用于制造耐高温和低温零件[9]。如上海钢铁研究所的7 715D 用于DFH-3 卫星的FY-25 型远地点发动机喷注器；俄罗斯的BT37 合金广泛应用于宇航工业形状复杂的低温管路系统。航空航天用钛合金的切削加工现状航空航天用钛合金零部件主要有两类。一类是复杂曲面，如叶轮、涡轮盘和叶片等，实际生产中采用多轴数控加工。图1 中采用多轴铣削加工的钛合金涡轮即为复杂曲面。另一类是薄壁框型件，如大型框、梁和壁板等多采用铣削加工。图2 中采用立铣加工的钛合金壁板是典型的薄壁框型件。上述两种工件的加工都必须从整块坯料中去除大量的材料，而钛合金的切削加工性较差，其工件的加工成本占工件总成本的比重很大。切削加工困难是导致钛合金零件价格高昂的重要因素。

金属材料牌号对照表

阀体材料：WCB碳钢.WCB相当于25或35碳钢，我在某些不知道是不是正确的资料上说是：W代表焊接，C代表铸造，最后一个字母代表阀体钢的型号。如果照一楼如此说的话，应该是属于特殊材料的代号。铸造时可以使用WCA、WCB、WCC等代号，分别代表ZG205-415、ZG250-485、ZG275-485

自1997年来，企业不断借鉴清华大学、武汉机械工艺研究所科研成果和国外先进铸造技术，汇集传统铸造工艺之精髓，以国际铸造标准，生产各类优质不锈钢、碳素钢、合金钢、耐磨耐热钢、工具钢(CF8、CF8m、CF3、CF3m、1.4408、1.4308、WCB、1.7219、D-2) 等少余量或无余量高精密铸件，产品80%出口美国、日本、西欧、新加坡等国，新牌号旧牌号新牌号旧牌号新牌号旧牌号 1A99 原LG5 2B12 原LY9 3003 1A97 原LG4 2A13 原LY13 3103 1A95 2A14 原LD10 3004 1A93 原LG3 2A16 原LY16 3005 1A90 原LG2 2B16 曾用LY16-1 3105 1A85 原LG1 2A17 原LY17 4A01 原LT1 1080 2A20 曾用LY20 4A11 原LD11 1080A 2A21 曾用214 4A13 原LT13 1070 2A25 曾用225 4A17 原LT17 1070A 代L1 2A49 曾用149 4004 1370 2A50 原LD5 4032 1060 代L2 2B50 原LD6 4043 1050 2A70 原LD7 4043A 1050A 代L3 2B70 曾用LD7-1 4047 1A50 原LB2 2A80 原LD8 4047A 1350 2A90 原LD9 5A01 曾用2101、LF15 1145 2004 5A02 原LF2 1035 代L4 2011 5A03 原LF3 1A30 原L4-1 2014 5A05 原LF5 1100 代L5-1 2014A 5B05 原LF10 1200 代L5 2214 5A06 原LF6 1235 2017 5B06 原LF14 2A01 原LY1 2017A 5A12 原LF12 2A02 原LY2 2117 5A13 原LF13 2A04 原LY4 2218 5A30 曾用2103、LF16 2A06 原LY6 2618 5A33 原LF33 2A10 原LY10 2219 曾用LY19、147 5A41 原L12 2A11 原LY11 2024 5A43 原LF41 2B11 原LY8 2124 5A66 原LF43 2A12 原LY12 3A21 原LF21 5005 原L66 5019 6B02 原LD2-1 7A09 原LC9 5050 6A51 曾用651 7A10 原LC10 5251 6101 7A15 曾用LC15、157 5052 6101A 7A19 曾用919、LC19 5154 6005 7A31 曾用183-1

航空用钛合金的发展概况

航空用钛合金地发展概况 □北京航空材料研究院曹春晓摘要：航空用钛合金近期工程化发展中呈现出一些技术创新地"亮点"，其中工艺创新地亮点比成分创新地亮点更多一些.这些亮点包括阻燃钛合金、钛基复合材料、纤维钛层板、超塑性钛合金、特大整体结构件锻造工艺、金属型精铸工艺、大型整体结构件精铸工艺、激光成形工艺、摩擦焊工艺和β热处理工艺等. 关键词：钛合金飞机发动机热处理工艺２０世纪５０年代，军用飞机进入了超声速时代，航空发动机相应地进入喷气发动机时代，原有地铝、钢结构已不能满足新地需求.钛合金恰恰在这个时候进入了工业性发展阶段，由于它具有比强度高、使用温度范围宽（－２６９～６００℃）、抗蚀性好和其他一些可利用地特性，因此很快被选用于飞机及航空发动机.５０年来地世界钛市场中最大地用户始终属于航空.当前，航空仍然占５０％左右市场份额. 受２００２年"９．１１"事件影响，美国２００３年钛工业产品发货量降至１５６２５ｔ（２００２年为１６０７１ｔ），日本２００３年钛加工材发货量则降至１３８３８ｔ（２００２年为１４４８１ｔ），而中国从２０００～２００４年地钛加工材销售量却一直以很高地速度增长（见表１）. １９９３年以后，几乎看不到新推出地工业性钛合金，而钛合金工艺方面地创新却屡见不鲜.这既与冷战时代地结束有关，也与工艺创新往往起到事半功倍之效有关. 一、钛合金在飞机及航空发动机上地用量不断扩大 . 飞机机体地钛用量表２中列出地－１８、Ａ－２２、Ｆ－３５三大战斗攻击机和Ｂ－２轰炸机是美国在２０１５年前保持空中优势地４块"王牌".由表２可知，总地发展趋势是钛在飞机机体上地用量不断扩大.－１８在不断改型地过程中其钛用量也不断增多. 民用飞机地钛用量也在不断扩大（图１和表３）. 我国战斗机地钛用量也在不断扩大：２０世纪８０年代开始服役地歼八系列地钛用量为２％，两种新一代战斗机地钛用量分别为４％和１５％，更新一代地高性能新型战斗机地钛用量将达２５％～３０％. . 航空发动机地钛用量从表４和图２可知，国外先进发动机上地钛用量通常保持在２０％～３５％地水平. 我国早期生产地涡喷发动机均不用钛，１９７８年开始研制并于１９８８年初设计定型地涡喷１３发动机地钛用量达到１３％.２００２年设计定型地昆仑涡喷发动机是我国第一个拥有完全自主知识产权地航空发动机，钛用量提高至１５％.即将设计定型地我国第一台拥有自主知识产权地涡扇发动机又进一步把钛用量提高到２５％地水平. 二、航空用钛合金近期工程化发展中地一些"亮点" . 阻燃钛合金闪亮登场为了避免"钛火"，俄罗斯曾研制了含Ｃｕ高量地ＢＴＴ－１和ＢＴＴ－３阻燃钛合金，但由于其力学性能和熔铸性能差而未能工程化.美国发明地ＡｌｌｏｙＣ（Ｔｉ－３５Ｖ－１５Ｃｒ）阻燃钛合金近期已成功地应用于Ｆ１１９发动机（－２２战斗机地动力装置）地高压压气机机匣、导向叶片和矢量尾喷管.这是高温钛合金领域地最新亮点，也是钛发展史

钛及钛合金材料精品整理

一、钛及钛合金材料（一）材料 1.碘化钛碘与粗钛在低温下直接作用生成挥发性的碘化钛，经加热使碘化钛分解，再沉积而得到高纯度的金属钛称为碘化钛。牌号：TAD. 符号：Til2. 纯度＞99.9%（wt）主要用于科研，如测试纯钛的化学性能、物理性能、合金化研究等。 2.海绵钛含钛的矿石从金红石（Tio2）存在，经氯（Cl2）化生成四氯化钛（TiCl4），再用活性金属（Mg或Na）还原得到海绵状的金属钛（Ti）称为海绵钛。镁法海绵钛：MHTi 纳法海绵钛：NHTi 海绵钛是疏松多孔，纯度99.1-99.7%（wt），其硬度HB 为100-157，是钛工业生产的原料。海绵钛分级见表1. 3.工业纯钛含有一定量的氧、氮、碳、硅、铁及其他元素杂质的α相钛称为工业纯钛。工业纯钛的含钛量≮99.0%（wt）按杂质元素含量把工业纯钛划分为四个级别，见表2.

表1 海绵钛分级（MHTi）GB/T2524-2002 产品等级Grade 产品牌号及H B≯ Brands Ti不小于% wt No less than 化学成分（质量分数，%）Chemical Composition，% 布氏硬度不大于 Brinell hardness NO more than 杂质元素不大于（% wt）Impurity，no more than Fe Si C1 C N O Mn Mg H 0级MHT-100 99.7 0.06 0.02 0.06 0.02 0.02 0.06 0.01 0.06 0.005 100 1级MHT-110 99.6 0.10 0.03 0.08 0.03 0.02 0.08 0.01 0.07 0.005 110 2级MHT-125 99.5 0.15 0.03 0.10 0.03 0.03 0.10 0.02 0.07 0.005 125 3级MHT-140 99.3 0.20 0.03 0.15 0.03 0.04 0.15 0.02 0.08 0.010 140 4级MHT-160 99.1 0.30 0.04 0.15 0.04 0.05 0.20 0.03 0.09 0.012 160 5级MHT-200 98.5 0.40 0.06 0.30 0.05 0.10 0.30 0.08 0.15 0.030 200 表2 工业纯钛分级GB/T3620.1-94. 牌号化学成分组 Ti 杂质元素不大于（%） Fe C N H O 其他元素单一总和 TA0 工业纯钛余量0.15 0.10 0.03 0.015 0.15 0.10 0.40 TA1 工业纯钛余量0.25 0.100.03 0.015 0.20 0.10 0.40 TA2 工业纯钛余量0.30 0.100.05 0.015 0.25 0.10 0.40 TA3 工业纯钛余量0.40 0.100.05 0.015 0.30 0.10 0.40 4.钛合金以钛为基体金属元素和含有其他合金元素及杂质元素所组成的合金称为钛合金。钛合金举例见表3.

航空用钛合金的发展概况

航空用钛合金的发展概况 General Development Situation of Titanium Alloys for Aviation □北京航空材料研究院曹春晓摘要：航空用钛合金近期工程化发展中呈现出一些技术创新的"亮点"，其中工艺创新的亮点比成分创新的亮点更多一些。这些亮点包括阻燃钛合金、钛基复合材料、纤维/钛层板、超塑性钛合金、特大整体结构件锻造工艺、金属型精铸工艺、大型整体结构件精铸工艺、激光成形工艺、摩擦焊工艺和β热处理工艺等。关键词：钛合金飞机发动机热处理工艺２０世纪５０年代，军用飞机进入了超声速时代，航空发动机相应地进入喷气发动机时代，原有的铝、钢结构已不能满足新的需求。钛合金恰恰在这个时候进入了工业性发展阶段，由于它具有比强度高、使用温度范围宽（－２６９～６

００℃）、抗蚀性好和其他一些可利用的特性，因此很快被选用于飞机及航空发动机。５０年来的世界钛市场中最大的用户始终属于航空。当前，航空仍然占５０％左右市场份额。受２００２年"９．１１"事件影响，美国２００３年钛工业产品发货量降至１５６２５ｔ（２００２年为１６０７１ｔ），日本２００３年钛加工材发货量则降至１３８３８ｔ（２００２年为１４４８１ｔ），而中国从２０００～２００４年的钛加工材销售量却一直以很高的速度增长（见表１）。１９９３年以后，几乎看不到新推出的工业性钛合金，而钛合金工艺方面的创新却屡见不鲜。这既与冷战时代的结束有关，也与工艺创新往往起到事半功倍之效有关。一、钛合金在飞机及航空发动机上的用量不断扩大 1. 飞机机体的钛用量表２中列出的F/A－１８E/F、F/Ａ－２２、Ｆ－３５三大战斗/攻击机和Ｂ－２轰炸机是美国在２０１５年前保持空中优势的４块"王牌"。由表２可知，总的发展趋势是钛在飞机机体上的