近五年鈦合金材料研發和應用進展
導讀:鈦(tai)(tai)合(he)金因具有比(bi)強度高、耐腐蝕、耐高溫、耐低溫、無(wu)磁、可(ke)焊、生物相容(rong)性(xing)(xing)好等優(you)異的綜合(he)性(xing)(xing)能(neng),在航空、航天、核工業(ye)、兵器、海洋、石油、化工、醫療(liao)、日常生活等眾多領域都有著重要的用途(tu)。近5年國內鈦(tai)(tai)行(xing)業(ye)工藝、技術和產(chan)品等得到提升。
一、主要(yao)工程技術進展
鈦材(cai)產量由(you)2015年的4.86萬(wan)噸上升到2019年的7.53萬(wan)噸,增長了55%。
(1)多(duo)種鈦(tai)(tai)合金材(cai)料成功(gong)用(yong)(yong)于(yu)我國(guo)重要工程。高(gao)強高(gao)韌損(sun)(sun)傷(shang)容(rong)限鈦(tai)(tai)合金TC21和中(zhong)強高(gao)韌損(sun)(sun)傷(shang)容(rong)限鈦(tai)(tai)合金TC4-DT實現大(da)規(gui)格棒材(cai)批量化(hua)生(sheng)產,成功(gong)用(yong)(yong)于(yu)我國(guo)新型(xing)戰機(ji)等(deng)。新型(xing)CT20低溫(wen)鈦(tai)(tai)合金管、板(ban)、絲材(cai)及管件等(deng)成功(gong)應(ying)用(yong)(yong)于(yu)我國(guo)新一代航天器(qi)中(zhong)。特殊耐蝕鈦(tai)(tai)合金Ti35應(ying)用(yong)(yong)于(yu)核乏燃料后處理設(she)備。
(2)鈦(tai)(tai)合金(jin)熔(rong)煉技(ji)術得到提(ti)升(sheng)。實現了(le)SP700、Ti-1023等(deng)(deng)易偏析鈦(tai)(tai)合金(jin)的(de)3~5t級(ji)高均質鑄錠(ding)的(de)工業化制備(bei),掌握了(le)TC4、Ti80、TA15等(deng)(deng)常用(yong)鈦(tai)(tai)合金(jin)10t級(ji)超大規格高均質鑄錠(ding)的(de)制備(bei)技(ji)術。電子(zi)束冷(leng)床爐熔(rong)煉的(de)多組元鈦(tai)(tai)合金(jin)扁錠(ding)的(de)成分均勻(yun)性有明顯提(ti)升(sheng)。
(3)鈦(tai)合(he)金(jin)鍛造技術水平邁(mai)上(shang)新臺階。掌握了TC4、TC21、TC18、TC4-DT、TA15等常用鈦(tai)合(he)金(jin)高品(pin)質(zhi)大規(gui)格鍛坯(pi)及棒材的穩定化制備技術。
(4)鈦(tai)(tai)(tai)合金(jin)(jin)板(ban)(ban)材制(zhi)備技術得(de)到提(ti)升。TC4、TC4 ELI、Ti70、TA5等鈦(tai)(tai)(tai)合金(jin)(jin)板(ban)(ban)材獲得(de)成功應用。開發出(chu)航空(kong)(kong)用高品質TC4鈦(tai)(tai)(tai)合金(jin)(jin)厚板(ban)(ban)生(sheng)產新工藝。開發出(chu)超(chao)大規(gui)格鈦(tai)(tai)(tai)合金(jin)(jin)厚板(ban)(ban)制(zhi)備工藝,制(zhi)備出(chu)國(guo)內最大規(gui)格及單重的(de)(de)TC4鈦(tai)(tai)(tai)合金(jin)(jin)厚板(ban)(ban),滿足深(shen)海空(kong)(kong)間站和艦(jian)船等裝備對超(chao)大規(gui)格鈦(tai)(tai)(tai)合金(jin)(jin)構件的(de)(de)需求。實(shi)現細晶TC4和TA15等鈦(tai)(tai)(tai)合金(jin)(jin)超(chao)塑板(ban)(ban)材的(de)(de)批量應用。
開發出(chu)低成本高強度Ti-5322鈦合金(jin)板材制備(bei)技術,開發出(chu)裝甲用(yong)TC4鈦合金(jin)板材制備(bei)工藝,并將其拓展(zhan)應用(yong)于高爾(er)夫球頭。
(5)大(da)(da)(da)(da)口(kou)徑(jing)(jing)鈦及鈦合(he)金(jin)無縫(feng)(feng)管(guan)材(cai)及彎管(guan)制(zhi)備(bei)技術得到提升(sheng)。制(zhi)備(bei)出合(he)格的(de)大(da)(da)(da)(da)口(kou)徑(jing)(jing)鈦及鈦合(he)金(jin)無縫(feng)(feng)管(guan)材(cai)及彎管(guan),如TA2的(de)外(wai)徑(jing)(jing)大(da)(da)(da)(da)于200mm、長度(du)大(da)(da)(da)(da)于3m的(de)無縫(feng)(feng)管(guan);Ti-75、Ti80和TC4的(de)外(wai)徑(jing)(jing)大(da)(da)(da)(da)于260mm、長度(du)大(da)(da)(da)(da)于3m的(de)無縫(feng)(feng)管(guan)。
(6)鈦合(he)金型材及深加(jia)工制(zhi)(zhi)品制(zhi)(zhi)備(bei)技術得到(dao)提升。制(zhi)(zhi)備(bei)的鈦膈膜、鈦毛細管(guan)、環(huan)形氣瓶(ping)、球形儲(chu)箱、藥(yao)型罩、絲材、各種管(guan)件(jian)等制(zhi)(zhi)品尺寸和性能穩定性得到(dao)提升。
二(er)、主要新合金(jin)的研(yan)制和應(ying)用進(jin)展
(1)研制出強度為800MP、900MPa、1000MPa級的(de)鈦合金(jin)(jin)以及放射(she)性(xing)快速衰減的(de)鈦合金(jin)(jin),制備出合金(jin)(jin)棒(bang)材(cai)、板(ban)材(cai)、管材(cai)等(deng)。
(2)新研制的(de)Ti-60高溫鈦合金用于我國新型航(hang)空發動機工程化階段。
(3)開發出Ti-1300、TB15、TB17、TB18、Ti-7333、Ti-5321等航(hang)空、航(hang)天用高強韌鈦合金。
(4)開發出M36合(he)金(jin),用于制備多功(gong)能戰(zhan)斗部(bu),開發出Ti-6432、TR154等低(di)成本(ben)鈦合(he)金(jin)。
(5)開發(fa)出Ti-60、Ti-65、Ti-650等(deng)高(gao)(gao)溫(wen)鈦(tai)合金(jin)(jin)(jin),高(gao)(gao)強(qiang)高(gao)(gao)韌(ren)損傷(shang)(shang)容限(xian)鈦(tai)合金(jin)(jin)(jin)TC21,中強(qiang)高(gao)(gao)韌(ren)損傷(shang)(shang)容限(xian)TC4-DT,阻燃鈦(tai)合金(jin)(jin)(jin)Ti-40,低溫(wen)鈦(tai)合金(jin)(jin)(jin)CT20,超高(gao)(gao)強(qiang)韌(ren)鈦(tai)合金(jin)(jin)(jin)Ti-1300,高(gao)(gao)強(qiang)鈦(tai)合金(jin)(jin)(jin)Ti-26,低成本鈦(tai)合金(jin)(jin)(jin)Ti-12LC,乏燃料(liao)后(hou)處理工程(cheng)用特種耐蝕鈦(tai)合金(jin)(jin)(jin)Ti-35,船用鈦(tai)合金(jin)(jin)(jin)Ti-70等(deng)。
三(san)、鈦合(he)金材料的(de)發展(zhan)方向
(1)鈦合金材料的成本需(xu)要進一步優(you)化。通(tong)過工藝流程(cheng)再(zai)造(zao)、工藝技(ji)術(shu)變革、高效短(duan)流程(cheng)工藝、殘廢料大量(liang)回收(shou)使(shi)用(yong)、低成本的新(xin)工藝和(he)新(xin)技(ji)術(shu)的應(ying)用(yong)、全(quan)流程(cheng)設(she)計、低成本鈦合金研發(fa)等等多個(ge)環(huan)節,降低鈦合金材料的成本。
(2)面向(xiang)國(guo)(guo)(guo)家重大需求(qiu)和國(guo)(guo)(guo)際前沿(yan)技術及滿足國(guo)(guo)(guo)防新(xin)(xin)要(yao)求(qiu),開(kai)展新(xin)(xin)合金、新(xin)(xin)技術、新(xin)(xin)材料(liao)、新(xin)(xin)產品(pin)研(yan)(yan)發,強化原創性(xing)理論研(yan)(yan)究及應用(yong)基礎研(yan)(yan)究。
(3)大(da)力發展“高、精、尖” 產品和深加工制(zhi)(zhi)品的制(zhi)(zhi)備(bei)技術,攻(gong)克高端(duan)產品,滿足(zu)應用需求(qiu),如高強度管材(cai)、薄壁型材(cai)、箔材(cai)、高質量超(chao)長管、超(chao)大(da)規(gui)格(ge)棒材(cai)、寬幅厚板/薄板、高質量絲材(cai)、膈膜(mo)、各類型管件(jian)、球形(xing)(xing)儲箱(xiang)、環形(xing)(xing)氣瓶、藥型罩、緊固件(jian)等(deng)。
(4)強(qiang)化鈦合(he)金近凈(jing)成(cheng)形技術(shu)研究及應用(yong)。
(5)精簡(jian)鈦合金牌號,發展主干(gan)鈦合金,避免重復研究。
(6)建立鈦(tai)合(he)(he)金材料數據庫及合(he)(he)金設(she)計的(de)專(zhuan)家系統(tong),通過集成計算,指導(dao)新(xin)合(he)(he)金設(she)計。