航空航天用高温钛合金棒材.DOC

1、航空航天用高温钛合金棒材（ GB/T -）编 制 说 明（ 征 求 意 见 稿 ）2018-5共 12 页 第 1 页航空航天用高温钛合金棒材编制说明（征求意见稿）一、工作简况1、任务来源根据国家标准委国家标准委关于下达 2017年第四批国家标准制修订计划的通知（国标委综合2017128 号）的要求，由宝钛集团有限公司和宝鸡钛业股份有限公司负责起草航空航天用高温钛合金棒材国家标准。项目计划编号：20173780-T-610，计划完成年限为 2019年。2起草单位简况宝钛集团有限公司（简称宝钛集团）始建于 1965年，是国家“三五”期间为满足国防军工、尖端科技发展的需要，以“九 0二”为工程代号

2、而投资兴建的国家重点企业，原名 902厂，1972 年更名为宝鸡有色金属加工厂，隶属于国家冶金工业部；1983 年划归中国有色金属工业总公司主管；1999 年划归中国稀有稀土集团公司管理；2000 年划归到陕西省，隶属于陕西有色金属控股集团有限责任公司；2005 年，为建立现代企业制度、理顺国有资产管理关系，工厂整体改制为宝钛集团有限公司。历经近 50年的艰苦磨砺，宝钛集团现已发展成为中国最大、实力最雄厚、体系最完整的以钛及钛合金为主的稀有金属材料专业化科研生产基地，是我国钛工业的摇篮和旗帜。是中国钛、锆国标、军标、行规的制定者，代表着我国钛、锆材加工技术的最高水平，是“中国钛谷”和“国家高技

3、术新材料产业基地”的龙头企业。目前，公司主导产品钛材年产量已位居世界同类企业第二。我国第一颗氢弹的爆炸成功、第一艘核潜艇的胜利下水、第一颗软着陆卫星顺利返回地面、首次向太平洋海域成功发射运载火箭、“嫦娥”奔月成功都有宝钛集团的功绩。系列歼击机、直升机、各型运载火箭、卫星、系列导弹和神舟飞船，以及核动力船舶等都使用了宝钛集团研制生产的钛及钛合金稀有金属材料。它不仅使中国摆脱了重点型号和武器装备关键材料受制于人的局面，丰富了我国航空用钛合金材料体系，而且大大提升了我国军事装备水平和国产化能力，为国防现代化建设和尖端科技发展做出了巨大贡献。共 12 页 第 2 页二、标准编制原则和确定标准主要内容的

4、论据1、标准编制原则本标准在编制时，主要参考了宝钛集团企业标准、协议标准、内控标准及国外相关棒材标准，结合市场调研，完成了标准征求意见稿。同时，项目组确定出以下主要原则：a）标准应严格按照 GB/T 1.1-2009标准化工作导则 第一部分：标准的结构与编写的规定格式进行编写。b）所列材料均为已大量批产并广泛使用的牌号。c）产品的技术指标应均得到相应印证，确保合理性。2确定标准主要内容的论据2.1 材料熔炼因铸锭质量对钛合金棒材质量有重要影响，因此本标准依据N/BS5302、N/BS5303钛及钛合金棒等标准对材料熔炼建立了相应规定。棒材生产用铸锭应经多次熔炼，熔炼次数应不少于两次。首次熔炼可

5、使用自耗电极、非自耗电极、电子束冷床炉或等离子体冷床炉熔炼。随后的一次或多次熔炼应采用真空自耗电弧炉熔炼，且最后一次熔炼不允许添加任何元素。2.2 化学成分本标准的化学成分直接引用 GB/T3620.1-2007钛及钛合金牌号和化学成分及GB/T 3620.2钛及钛合金加工产品化学成分允许偏差 。2.3交货状态本标准鉴于产品规格范围较大，部分产品对订购方属于坯料标准，后续还需进行热加工，故规定棒材交货状态为热加工态。2.4 规格及性能本标准规定各牌号的规格如下表 1：表 1 牌 号 直径/mm 长度/mm共 12 页 第 3 页TA7、TA11、TA13、TA15、TA18、TA19、TA32

6、、TA33、TA35、 TC1、TC2、TC4、TC6、TC11、TC17、TC19、TC25、TC25 100250 10005000本标准规定了高温钛合金棒材的室温、高温拉伸性能。本标准规定的棒材的最小规格为 12mm。典型牌号具体指标及制定依据如下： 1） TA7 试样热处理制度：参照 GB/T 2965-2007钛及钛合金棒材为定 750850，保温 1h3h，空冷。室温力学性能指标见表 2：本标准规定的强度指标与 XJ/BS5434-2010TA7 和 TC2钛合金大规格棒材技术协议相同。但由于试样取样为横向，塑性比纵向低，所以按照规律，塑性指标降低了 20%。高温力学性能指标表 3

7、： XJ/BS5434-2010 均相同。表 2力学性能规格（） 温度Rm,MPa Rp0.2,MPa A% Z%12300 室温 785 8 20表 3力学性能规格（） 温度Rm,MPa Rp0.2,MPa A% Z%12300 350 490 持久440 MPa/100h从数批大规格棒材积累的数据看，性能可稳定满足上述指标和使用要求，以上指标制订合理。2） TA13试样热处理制度：参照 GB/T2965-2007钛及钛合金棒材和 XJ/BS5246-2002Ti-230合金轧环件用环坯技术条件 ，定为 780800，保温 0.5h2h，空冷（GB/T2965-2007 为 780800，保

8、温 0.5h2h，空冷；XJ/BS5246-2002 为780800，保温0.5h，空冷） 。室温力学性能指标见表 4：与 Q/BS5320-2007钛合金大规格棒材中规格100250mm 的指标相同。表 4室温拉伸规格（）Rm,MPa Rp0.2,MPa A% Z%12250 540770 400 16 35从数批大规格棒材积累的数据看，性能可稳定满足上述指标和使用要求，以上指标制订合理。共 12 页 第 4 页3） TA15试样热处理制度：参照 GJB3763A-2004钛及钛合金热处理标准 ，为 700850，保温 1h4h，空冷（与 XJ/BS5267-2003TA15 钛合金棒材协议

9、标准 、XJ/BS5231-2008TA15 钛合金棒材技术条件及 XJ/BS5288-2004TA15 合金棒材协相同规定相同）。室温力学性能指标见表 5：100150mm 参照 XJ/BS5267TA15 钛合金棒材协议标准 、XJ/BS5203-2011TA15 合金棒材及 XJ/BS5231-2008TA15 钛合金棒材技术条件指标制定；150300mm 性能与 XJ/BS5339-2006航空用 TA15钛合金大规格棒材技术条件中 300400mm 规格性能完全相同。高温力学性能（抗拉强度、持久）指标见表 5：与 XJ/BS5157-2006TA15 钛合金棒材和 XJ/BS5339

10、-2006航空用 TA15钛合金大规格棒材技术条件的相同。从数批大规格棒材积累的高温性能实测数据看，可以满足要求。表 5室温拉伸 500规格（）Rm,MPa Rp0.2,MP A% Z% Rm,MPa 持久/h（）12200 9301130 855 8 20200300 8851130 815 8 20 570 470 MPa /50 h4） TA18试样热处理制度：参照 GJB3763A-2004钛及钛合金热处理 ，为 600815，保温 1h3h，空冷。比 MIL-H-81200B钛及钛合金热处理规定的范围（650790，保温 1h3h，空冷）宽。室温力学性能指标见表 6：与 XJ/BS5

11、194-2000航空用钛合金棒材技术条件中7590mm 的横向指标完全相同。ASTM348 中规定直径不大于 3英寸（75mm）的指标为：Rm620MPa，Rp0.2483 MPa，A4D15%，Z25%。表 6室温 350 400规格（）Rm,MPa A% Z% Rm,MPa持久/h（） Rm,MPa持久/h（）12250 590735 12 25 340 320 MPa/100h 310 280 MPa/100h高温力学性能（抗拉强度、持久）指标：与 XJ/BS5194-2000航空用钛合金棒材技术条件中 7590mm 的横向指标完全相同。从数批大规格棒材积累的数据看，性能可稳定满足上述指

12、标和使用要求，以上指标制订合理。共 12 页 第 5 页5） TA19试样热处理制度：参照 XJ/BS5195-2000Ti6242 合金棒材技术协议 ，定为955985，保温 1h2h，空冷；575605，保温 8h，空冷。与 GJB3763A-2004规定（T-1530，保温 1h2h，空冷；595，保温 8h，空冷）基本一致。室温力学性能指标见表 7：参照 XJ/BS5195-2000Ti-6242 合金棒材技术协议中直径不大于 130mm 的指标制定。但由于试样取样为横向，塑性比纵向低，所以按照规律，塑性指标降低了 20%。高温力学性能（抗拉强度、持久、蠕变）指标见表 7：与 XJ/B

13、S5195-2000Ti-6242合金棒材技术协议中直径不大于 130mm 的指标完全相同。该牌号目前生产最大规格为 300mm，所有指标均能满足 XJ/BS5195-2000。表 7室温 480 525规格（）Rm,MPa Rp0.2,MPa A% Z% Rm,MPa 持久/ h（）12250 895 825 8 20 620 480MPa /35 h从数批大规格棒材积累的数据看，性能可稳定满足上述指标和使用要求，以上指标制订合理。6） TC1试样热处理制度：参照 GB/T2965-2007钛及钛合金棒材及 XJ/BS5149-2005aTC1 钛合金棒材技术条件 ，定为 700850，保温

14、 1h3h，空冷。比GJB3763A-2004规定（700800，保温 1h2h，空冷）的范围宽。室温力学性能指标见表 8：较 XJ/BS5149-2005aTC1 钛合金棒材技术条件中100280mm 规格强度一致，塑性略有降低。高温力学性能指标见表 8：与 XJ/BS5164-2001TC1 和 TC2棒材补充协议相同。表 8室温 350规格（）Rm,MPa Rp0.2,MPa A% Z% Rm,MPa持久/h（）12250 585 460 12 24 345 325 MPa/100 h从数批大规格棒材积累的数据看，性能可稳定满足上述指标和使用要求，以上指标制订合理。7） TC2试样热处理

15、制度：参照 GB/T2965-2007钛及钛合金棒材 ，定为 700850，保温 1h3h，空冷。共 12 页 第 6 页室温力学性能指标见表 9：与 XJ/BS5434-2010TA7 和 TC2钛合金大规格棒材技术协议相同。因试样取样差异，塑性指标较 GB/T 2965降低了 20%。高温力学性能（抗拉强度、持久）指标见表 9：与 XJ/BS5434-2010TA7 和 TC2钛合金大规格棒材技术协议中 250300mm 指标及 XJ/BS5164-2001TC1 和 TC2棒材补充协议指标相同。从前期积累的生产数据看，棒材质量可稳定达标且能很好满足使用要求。表 9室温 350规格（）Rm

16、,MPa Rp0.2,MPa A% Z% Rm,MPa 持久/h（）12300 685 560 10 24 420 390 MPa /100 h8） TC4试样的热处理制度：参照 GJB3763A-2004（比 GB/T 2965的热处理温度范围宽） ，定为 700850，保温 1h2h，空冷。室温力学性能指标见表 10：100150mm 指标与 XJ/BS5393-2008TC4 钛合金棒材技术条件中规格 100150mm 指标相同；150300mm 指标与 XJ/BS5427-2009TC4 钛合金大规格棒材技术条件中规格 350500mm 指标及 XJ/BS5429-2009TC4 钛合

17、金大规格棒材技术协议中规格 250mm 指标相同。高温力学性能（抗拉强度、持久）指标见表 10：与 XJ/BS5393-2008TC4 钛合金棒材技术条件中规格 100150mm 指标相同。本标准对 100300mm 棒材引用本标准。前期生产数据表明，实物性能均能稳定达到该指标。表 10室温 400规格（）Rm,MPa Rp0.2,MPa A% Z% Rm ,MPa 持久/h（）12150 9 20150300 895 825 8 15 600 560MPa/100 h大批量生产检验数据表明，实物性能均能稳定达到以上指标并可满足使用要求。9） TC6试样热处理制度：普通退火制度参照 XJ/BS

18、5167-2004航空用 TC6钛合金棒材 ，为800850，保温 1h2h，空冷；双重退火制度参照 GB/T2965-2007钛及钛合金棒材的规定，为 860880，保温 13h，炉冷至 650，保温 2h，空冷。鉴于大规格棒材性能通常采用双重退火，本标准推试样坯热处理采用双重退火，定位860920，保温 13h，随炉（或转炉）冷至 600650，保温 2h，空冷。室温力学性能指标见表 11：与 XJ/BS5167-2006中 110150mm 及 XJ/BS5352-共 12 页 第 7 页2008TC6 大规格棒材协议中 100250mm 规定的横向指标基本相同。高温力学性能（抗拉强度、

19、持久）指标见表 11：与 XJ/BS5167和 XJ/BS5352-2008中规定的指标相同。表 11室温拉伸 400规格（）Rm,MPa Rp0.2,MPa A% Z% Rm/MPa持久 /h（）12250 9351180 840 9 20 685 685 MPa /50 从数批大规格棒材积累的数据看，性能可稳定满足上述指标和使用要求，以上指标制订合理。10） TC8试样热处理制度：N/BS(Y)5314-2009TC8钛合金棒材技术条件 ，定为900950，保温1h4h，空冷；570600，保温13h，空冷。室温力学性能指标见表 12：参照 N/BS(Y)5314-2009TC8 钛合金棒

20、材技术条件规定的规格范围为 150250mm 横向性能制定。高温力学性能指标见表 12：参照与 N/BS(Y)5314中规定的指标制定。表 12室温拉伸 450规格（）Rm,MPa Rp0.2,MPa A% Z% Rm/MPa 持久 /h（）12150 9301180 840 9 25150250 9001180 800 8 23 660 610 MPa /50 从数批大规格棒材积累的数据看，性能可稳定满足上述指标和使用要求，以上指标制订合理。11） TC9试样热处理制度：参照 GB/T 2965-2007钛及钛合金棒材 ，规定为 9501000，保温 1h3h，空冷；530580，保温 2h

21、12h，空冷（GB/T 2967-2007 为9501000，保温 1h3h，空冷；520540，保温 6h，空冷） 。室温力学性能指标见表 13：参照 GB/T 2965-2007钛及钛合金棒材 。该标准的力学性能本为 90mm 以下棒材的指标。高温力学性能指标见表 13：与 Q/BS 5320-2013钛合金大规格棒材相同。表 13室温拉伸 500规格（）Rm,MPa Rp0.2,MPa A% Z% Rm/MPa 持久 /h（）12250 1060 910 9 25 785 590MPa /100 共 12 页 第 8 页从数批大规格棒材积累的数据看，性能可稳定满足上述指标和使用要求，以上

22、指标制订合理。12） TC10试样热处理制度：结合 GJB3763A-2004钛及钛合金热处理和 GB/T2965-2007钛及钛合金棒材的规定，为 700850，保温 1h3h，空冷。GJB3763A-2004 为710850，保温 1h2h，空冷；GB/T2965-96 为 700800，保温 1h3h，空冷。室温、高温力学性能指标见表 14：与 Q/BS 5320-2007钛合金大规格棒材中100250mm 规格指标相同该牌号国内需求虽较少，但国外市场较好。表 14室温拉伸 400规格（）Rm,MPa Rp0.2,MPa A% Z% Rm,MPa 持久/h（）12250 1030 900

23、 10 20 835 785 MPa /100 h13） TC11试样热处理制度：参照 GJB3763A-2004，定为 940960，保温 1h2h，空冷；520540，保温 6h，空冷。首次退火温度允许在 转变温度以下 3050范围内调整。与 GB/T2965-2007钛及钛合金棒材 、XJ/BS5392-2008TC11 钛合金大规格棒材技术协议及 XJ/BS5446-2010TC11 钛合金棒材技术条件相同。室温力学性能指标见表 15：100150mm 指标与 XJ/BS5446-2010TC11 钛合金棒材技术条件中 100150mm 规定的指标相同；150250mm 指标参照XJ/

24、BS5446-2010TC11 钛合金大规格棒材技术条件中 150230mm 规定的指标与XJ/BS5392-2008TC11 钛合金大规格棒材技术协议指标制定。高温抗拉强度、持久指标见表 15：与 XJ/BS5392-2008TC11 钛合金大规格棒材技术协议 、GB/T2965 规定的指标完全相同，但 GB/T2965的指标仅适用于直径不大于 90 mm的棒材。表 15室温拉伸 500规格（）Rm,MPa Rp0.2,MPa A% Z% Rm,MPa 持久/ h（）12150 1030 910 8 23150250 950 850 6 15 685 640 MPa /35 h大批量生产检验

25、数据表明，实物性能均能稳定达到以上指标并可很好满足使用要求。共 12 页 第 9 页14） TC17试样热处理制度：参照 XJ/BS5127-95航空用 Ti-17钛合金大规格棒材试制批技术条件和 XJ/BS 5435-2010TC17 钛合金大规格棒材技术协议 ，定为 830850，保温 1h4h，空冷；790810，保温 4h，水冷；620640，保温 8h，空冷。室温及高温力学性能指标见表 16：参照 XJ/BS 5435-2010TC17 钛合金大规格棒材技术协议中规格 200350mm 横向性能指标制定。表 16室温 370规格（）Rm,MPa Rp0.2,MPa A% Z% Rm,

26、MPa 持久/h（）12250 1120 1030 7 15 900 685 MPa /100 h该牌号大规格棒产量较大，大批量生产检验数据表明，实物性能均能稳定达到以上指标并可很好满足使用要求。15） TC18试样热处理制度：参照 XJ/BS 5338-2006TC18 钛合金棒材技术条件和 XJ/BS 5382-2008TC18 钛合金大规格棒材 ，规定为 820850，保温 1h3h，炉冷至740760，保温 1h3h，空冷；500650，保温 2h6h，空冷（XJ/BS5338-2006及 XJ/BS5246-2002相同，为 820850，保温 1h3h，炉冷至 740760，保温

27、1h3h，空冷；500650，保温 2h6h，空冷） 。室温力学性能指标见表 17：与 XJ/BS 5382-2008TC18 钛合金大规格棒材规定的规格范围为 150350mm 横向性能相同。表 17室温拉伸规格（）Rm,MPa Rp0.2,MPa A% Z%12250 10801280 1010 6 1416） TC19试样热处理制度：参照 XJ/BS 5420-2009Ti6246 钛合金棒材技术条件及 AMS 4981Ti6246 棒材 ，定为 815915，保温 1h2h，空冷；575605，保温48h，空冷。室温及高温力学性能指标见表 18：室温力学性能结合 XJ/BS 5420-2009Ti6246 钛合金棒材技术条件中规格 100150mm 的横向指标与实测数据制定；高温力学性能结合 AMS 4981及相应实测数据制定。