1、航空航天用高温钛合金棒材（ GB/T -）编 制 说 明（ 预 审 稿 ）2018-9共 14 页 第 1 页航空航天用高温钛合金棒材编制说明一、工作简况1、任务来源根据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”为工程代号而投资兴建的国家重点企业，
2、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“国家高技术新材料产业基地”的龙
3、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 14 页 第 2 页3.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
4、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。本项目主要工作过程经过了以下几个阶段：1） 2018 年 1 月成立标准编制组，并明确了工作的职能和任务。2） 2018 年 2 月2018 年 3 月对航空航天用高温钛合金棒材的生产和使用状况进行了相关资料的收集和总结，并对相关的技术资料进行了对比分析。3） 2018 年 4 月2018 年 5 月根据对航空航天用高温钛合金棒材的相关资料进行分析和总结，形成了航空航天用高温钛合金棒材的征求意见稿。并将征求意见稿发往16 家单位进行征求意见。4） 2018 年 6 月 28 日，根据科技部下达国家重点研发计划先进
5、结构材料领域关键技术标准研究重点专项的要求，由全国有色金属标准化技术委员会在新疆乌鲁木齐市组织召开了先进结构材料领域关键技术标准研究课题工作会议。来自全国 15 家单位23 位代表参加了会议，与会代表对航空航天用高温钛合金棒材国家标准进行了认真、仔细的讨论，形成修改意见如下：将表 1 中棒材长度修改为：500mm5000mm；将第3 条要素 “要求”修改为“技术要求” ；增加产品规定塑性延伸强度的考核指标，并参照 GJB 2218 的考核指标对力学性能进行修改； 在表 7 中明确检验项目的取样方向；将表格中量与单位按 GB/T 1.1 的要求进行统一修改；对标准文本进行编辑性修改。最后参加本标
6、准讨论的全部专家一致同意：对航空航天用高温钛合金棒材标准的讨论稿按修改意见修改后，形成预审稿待预审。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。共 14 页 第 3 页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
7、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
8、标准规定各牌号的规格如下表 1：表 1 牌 号 直径/mm 长度/mmTA7、TA11、TA15、TA18、TA19、TA32、TA33、 TC1、TC2、TC4、TC6、TC11、TC17、TC19、TC25 100250 5005000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。部分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 3：本标准规定的强度指标与 XJ/BS5434-2010TA7 和 TC2 钛合金大规格棒材
9、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： XJ/BS5434-2010 均相同。共 14 页 第 4 页表 3力学性能规格（） 温度Rm,MPa Rp0.2,MPa A% Z%室温 785 8 2012300350 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） 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 钛合金棒材协议标准 、XJ
10、/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/BS5339-2006
11、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 h3） 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/BS5194-
12、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 Rm,MPa 持久共 14 页 第 5 页/h（） /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
13、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。4） 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
14、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。5） 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
15、 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 持久共 14 页 第 6 页/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
16、订合理。6） TC2试样热处理制度：参照 GB/T2965-2007钛及钛合金棒材 ，定为 700850，保温 1h3h，空冷。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 35
17、0规格（）Rm,MPa Rp0.2,MPa A% Z% Rm,MPa 持久/h（）12300 685 560 10 24 420 390 MPa /100 h7） 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/BS5429-20
18、09TC4 钛合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。共 14 页 第 7 页8） TC6试样
19、热处理制度：普通退火制度参照 XJ/BS5167-2004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/BS5352-2008TC6 大规格棒材协议中 100250mm 规定的横向指标基本相同。高温
20、力学性能（抗拉强度、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。9） 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/T2965-20
21、07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/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
22、/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 23 685 640 MPa /35 h共 14 页 第 8 页150250 950 850 6 15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。10） 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
23、，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,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。11） TC19试样热处理制度：参照 XJ/BS 5420-2009
24、Ti6246 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。表 18室温拉伸 425规格（）Rm,MPa Rp0.2,MPa A% Z% Rm,MPa12150 1100 1035 6 12 93012） TC25试样热处理制度：参照 XJ/BS5325-2006BT25 钛合金锻制棒材技
25、术协议 、XJ/BS5399-2008BT25 钛合金锻制棒材技术条件及 XJ/BS5316-2006BT25 钛合金锻制棒材技术条件 ，定为 950970，保温 1h4h，空冷；530570，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；室温、高温力学性能指标见表 20：与 XJ/BS5325-2006 完全相同。XJ/BS5325-2006规定的规格范围为 150250mm。较 XJ/BS5399-2008BT25 钛合金锻制棒材技术条件共 14 页 第 9 页及 XJ/BS5316-2006BT25 钛合金锻制棒材技术条件相应规格指标塑性略低。表 20室温 50
26、0 550规格（）Rm,MPa A% Z% Rm,MPa 持久/h Rm,MPa持久/h（）100250 980 8 18 735 635MPa/50 h 686 441 MPa/50 h2.5超声波探伤棒材应进行超声波探伤。超声波探伤应符合 GB/T 5193 的规定，其验收级别见表 6。表 1 探伤验收级别棒材直径 验收级别1260 A160150 A150250 B2.6金相检验低倍组织：横向低倍组织不应有裂纹、缩尾、气孔、金属或非金属夹杂、影响使用的偏析及其他目视可见的冶金缺陷。横向低倍组织不应有目视可见的清晰晶粒。显微组织：显微组织为两相区加工产生的组织，无完整的原始 晶界。组织可为
27、在转变的 基体上的等轴 组织，或等轴 和拉长 组织，以及部分破碎和扭曲的晶界 及片状 组织。2.7表面状况根据超声波检验对棒材表面质量的要求和实际生产水平,规定了机加工棒材表面粗糙度要求 Ra 值不大于 3.2m。2.8 外观质量棒材表面不允许有裂纹、折叠等缺陷。棒材表面的局部缺陷应予以清除，清理深度不超过棒材的相应尺寸允许偏差之半；且其清除部位的深度与宽度之比应不大于 1:8。棒材表面允许存在不大于直径允许偏差之半的个别轻微划伤、压痕、啃伤、麻点等缺陷。三、标准水平分析3.1 采用国际标准的程度本标准参考了 ASTM B348、AMS4967、AMS4928、OCT1 90107 等标准制定。其中尺寸规格及相应力学性能指标与国外标准一致或更严，进一步提高了产品的质量水平。
