1、航 空 用 钛 合 金 挤 压 型 材（ GB/T -）编 制 说 明（ 预 审 稿 ）2018 年 8 月1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201676 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
2、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
3、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”。21999 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
4、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.
5、 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
6、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3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
7、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
8、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主要成分，% 杂质，不大于，%其他元素 a牌号 Ti Al Mn Zr Mo V Fe C Si N H
9、O 单个 总和TC2 基 3.5-5.5 0.8-2.0 0.30 0.10 0.12 0.05 0.012 0.15 0.10 0.30TA15 基5.5-7.0 1.5-2.50.5-2.00.8-2.50.250.100.150.050.0150.150.100.30TC4 基 5.5-6.5 3.5-4.5 0.30 0.10 0.05 0.012 0.20 0.10 0.404型 材 的 化 学 成 分 主 要 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 AMS 4935J 处理的 Ti-6Al-4V 钛合金挤压型材相关规定。2
10、.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 5556-2014TC4 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允许偏差厚度、宽度或高度普通精度 高精度1.66.0 0.40 0.306.012.5 0.50 0.4012.525.0 0.75 0.5025.050.0 1.00 0.6050.075.0 1.25 1.0075.0110.0 1.50 1.20普通精度的公差与 AMS2245B钛
11、及钛合金挤压条、棒材及型材尺寸公差保持一致，高精度尺寸公差主要参照 XJ/BS 5556-2014TC4 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规格 公差（允许规定角度的偏差）角度所有 2该角度偏差与协议标准 XJ/BS5355-2007 TA15 和 TC2 钛合金挤压型材研制技术条件要求相一致。5图 1平直度（见图 2）：主要参照 AMS2245B
12、钛及钛合金挤压条、棒材及型材尺寸公差及 XJ/BS 5556-2014TC4 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公差 规格（毫米） 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 5556-2014TC4 钛合金型材技术条件 （1mm/m ）并做适当的修改
13、。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 5556-2014TC4 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。 6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 处理的 Ti-6Al-4V 钛合金挤压型材 、XJ/BS 55
14、56-2014TC4 钛合金型材技术条件和 N/BS (Y)5609-2014TC4 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牌 号 试 样 方 向 Rm/MPa Rp0.2/MPa A/%TA15 纵 向 930 1130 855 7TC2 纵 向 685 885 620 10纵 向 896 827 10TC4横 向 896 827
15、 8注 ： TC4型 材 横 向 性 能 仅 适 用 于 高 度 或 宽 度 不 小 于 65.0mm的 型 材 。AMS 4935J 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 5556-2014TC4 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)5609-2014TC4 钛合金热弯型材技术条件和 XJ/BS 5556-2014TC
16、4 钛合金型材技术条件。AMS 4935J 处理的 Ti-6Al-4V 钛合金挤7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)5609-2014TC4 钛合金热弯型材技术条件和 XJ/BS 5556-2014TC4 钛合金型材技术条件对
17、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 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 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 处理的 Ti-6Al-4V 钛合金挤压型材对表面污染
18、要求：产品表面应无富氧层，如 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)5609-2014TC4 钛合金热弯型材技术条件和 XJ/BS 5556-2014TC4 钛合金型材技术条件高于 AMS 4935J 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
19、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81. 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 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检验项目 指标名称 本规范 AMS 4935J AMS2245B 备 注Rm， MPa 896 896 - 一致Rp0.2，MPa 827 827 - 一致室温力学性能 A，% A12（纵
20、向）A10（横向）A12（纵向）A10（横向） - 一致低倍 低倍缺陷 有要求 无要求 - 严于美标高度、宽度、厚度 见表 2 AMS2245B 表 2 中普通精度 严于美标角度偏差 见表 3 AMS2245B 见表 3 一致平直度 见表 4 AMS2245B 表 4 中普通精度 严于美标尺寸偏差扭拧度 1mm/300mm AMS2245B 1/300mm 一致表面质量 - 见 2.4 无表面污染物 - 严于美标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
21、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9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
