1、航 空 航 天 用 高 温 钛 合 金 板 材（ GB/T-）编 制 说 明（ 预 审 稿 ）2018-091 / 8航空航天用高温钛合金板材编制说明一、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板材国家标准。项目计划编号：20173774-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
2、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。宝鸡钛业股份有限公司位于
3、陕西省宝鸡市钛城路 1 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、饼环材等锻件、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
4、钛工业的发展和进步。3. 主要工作过程2 / 8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。通过统计分析北京航空材料研究院、沈阳飞机设计研究所、沈阳飞机工业（集团）有限公司、航天三院等多家科研院所对航空航天用高温钛合金板材的实际应用需求和我国生产技术现状，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） 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板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
5、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板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板材的征求意见稿。2018 年 6 月 28 日，根据科技部下达国家重点研发计划先进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。来自有色金属技术经济研究院、中国有色金属工业标准计量质量研究所、辽宁忠旺集团有限公司、江苏鸿发新材料科技有限公司、东北轻合金有限责任公司、西部金属材料股份有限公司、金堆城钼业股份有限公司、宝钢特钢有限公司、湖南湘投金天钛金属
6、股份有限公司、国核宝钛锆业股份公司、宝钛集团有限公司、宝鸡钛业股份有限公司等全国 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板材国家标准进行了认真、仔细的讨论，达成一致意见，形成审定会纪要：a) 将“合同（或订货单） ”修改为“订货单（或合同） ”；b) 删除规范性引用文件中 GB/T 4161 和 GB/T 6394；c) 将第 3 条要素 “要求”修改为“技术要求”；d) 将 3.1.1 条修改为：用于生产板材的铸锭应至少熔炼两次。第一次熔炼可采用真空自耗电弧炉或冷床炉熔炼，随后的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；e) 将表格中量与单
7、位按 GB/T 1.1 的要求进行统一修改；a) 删除试验方法和检验项目中“断裂韧度”；b) 对标准文本进行编辑性修改。c) 除上述修改意见外，无遗留问题。参加本标准讨论的全部专家一致同意：对航空航天用高温钛合金板材标准的讨3 / 8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，主要通过对我国航空航天用高温钛合金板材的生产和使用状况进行了分析和总结，参考了我国航空用钛合金板材军用规范 GJB 2505-1995 和俄罗斯
8、先进钛标准规范，并结合相关企业标准和技术协议，形成了国家标准航空航天用高温钛合金板材 。2. 确定标准主要内容的论据2.1. 化学成分由于钛合金化学活性高，易受 H、O、N 等气体元素的污染，特别是本标准是我国航空航天用高温钛合金板材的专用标准，对杂质元素的含量要求较为苛刻，所以本标准规定生产板材的铸锭第一次熔炼可采用真空自耗电弧炉或冷床炉熔炼，随后的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，以确保不受气体元素的污染和保证化学成分的均匀性。为了避免由于 W 夹杂的污染影响产品最终的使用性能，本标准还规定用于熔炼铸锭的自耗电极禁止采用钨极氩弧焊进行焊。为了增加本标准和已发布
9、实施国家标准之间的相互协调性和一致性，本标准引用了GB/T 3620.1 中规定的化学成分，规定板材的化学成分应符合 GB/T 3620.1 的规定。需方复验时，化学成分允许偏差应符合 GB/T 3620.2 的规定。2.2. 尺寸允许偏差本标准结合国内钛及钛合金板材的生产工艺水平和应用需求规定了尺寸允许偏差。本标准规定板材尺寸允许偏差与 GJB 2505-1995 的对比见表 1表 4。4 / 8表 1 单 位 为 毫 米GJB 2505-1995 规定的厚度允许偏差 本标准规定的厚度允许偏差规定宽度 规定宽度厚度 400100010002000 2000厚度 400100010002000
10、200030000.3、0.4、0.5 0.05 - - 0.30.5 0.05 - -0.6、0.7、0.8 0.07 - - 0.50.8 0.07 0.09 -0.9、1.0、1.1 0.09 - - 0.81.0 0.09 0.10 -1.2、1.4、1.5 0.10 - - 1.01.5 0.10 0.13 -1.6、1.8、2.0 0.13 - - 1.52.0 0.13 0.15 -2.2、2.5 0.15 - - 2.02.5 0.15 0.18 -2.8、3.0 0.18 - - 2.53.0 0.18 0.22 -3.5、4.0 0.22 - - 3.05.0 0.22 0
11、.30 -4.5 0.30 0.35 0.60 5.06.0 0.22 0.40 0.805.0、5.5、6.0 0.30 0.40 0.60 6.08.0 0.35 0.60 0.807.0、8.0 0.40 0.60 0.80 8.010.0 0.40 0.60 0.809.0、10.0 0.50 0.60 0.80 10.015.0 0.50 0.80 1.0011.0、12.0、14.0、15.00.70 0.80 0.80 15.020.0 0.70 0.90 1.1016.0、18.0、20.0 0.70 0.80 0.8020.030.0 0.90 1.00 1.2022.5、2
12、5.0、28.0、30.00.90 1.00 1.20 30.040.0 1.10 1.20 1.50- - - - 40.050.0 1.20 1.50 2.00- - - - 50.070.0 1.60 2.00 2.50- - - - 70.0100.0 2.00 2.50 2.50表 2 项目 标准 规格/mm 允许偏差/mm厚度 规定宽度：4001000 规定宽度：100030000.34.0 +10，0 -4.020.0 +15，0 +15，0GJB 2505-199520.030.0 +50，0 +50，00.35.0 +5，0 +5，05.030.0 +5，0 +10，0宽度允
13、许偏差本标准30.050.0 +8，0 +10，05 / 850.0100.0 +10，0 +15，0表 3 项目 标准 规格/mm 允许偏差/mm厚度 规定长度：10004000 规定长度：400060000.34.0 +15，0 -4.020.0 +20，0 -GJB 2505-199520.030.0 +50，0 -0.35.0 +10，0 -5.030.0 +10，0 +15，030.050.0 +10，0 +15，0长度允许偏差本标准50.0100.0 +10，0 +15，0表 4 厚度 规定宽度： 4001000 规定宽度：10002000 规定宽度：200030000.34.0
14、纯钛板材不大于3%，合金板材不大于5%4.010.0 18mm/m 18mm/m 20mm/m10.020.0 15mm/m 15mm/m 18mm/mGJB 2505-199520.030.0 13mm/m 13mm/m 15mm/m0.35.0 10mm/m 12mm/m -5.010.0 10mm/m 12mm/m 15mm/m10.050.0 8mm/m 10mm/m 12mm/m不平度本标准50.090.0 6mm/m 8mm/m 10mm/m2.3. 力学性能本标准依据先进产品标准的要求和实际技术水平，参考俄罗斯钛标准规定了 TA15 钛合金板材的力学性能。本标准规定厚度不大于 1
15、0mmTA15 板材的室温抗拉强度、断后伸长率指标与俄罗斯航空工业标准钛及钛合金板材技术要求 （OCT1 90218-76）和俄罗斯国家标准钛及钛合金板材技术条件 （22178-76（92） ）中 BT20 钛合金板材的指标相同，并在此基础上增加了规定塑性延伸强度（R p0.2）指标；厚度在 10mm 至 60mm TA15 板材的室温力学性能指标与俄罗斯航空工业标准钛合金厚板 （OCT1 90024-94）和俄罗斯国家标准钛及钛合金厚板技术条件 （23755-79）中 BT20 钛合金板材的指标相同；厚度大于 60mm B 类 TA15 板材力学性能指标高于俄罗斯标准对 BT20 钛合金板材
16、的性能要求，并增加了规定塑性延伸强度（R p0.2）指标。本标准规定 TA15 板材室温力学性能与俄罗斯标准中规定 BT20 钛合金板材性能对比见表 5。6 / 8表 5 标准 厚度抗拉强度Rm，MPa规定塑性延伸强度Rp0.2，MPa断后伸长率A ，%断面收缩率Z，%冲击吸收能量KU2，J0.81.8 9301130 855 12 - -1.84.0 9301130 855 10 - -4.012.0 9301130 855 8 - -本标准12.070.0 9301130 855 6 12 240.81.8 12 - -1.84.0 10 - -OCT1 90218-764.010.593
17、01130 -8 - -0.81.8 9301130 12 - -1.84.0 10 - - 22178-76（92）4.010.5 9301180-8 - -1130 6 123060 6 12OCT1 90024-9460709301130 -5 1030J/cm21160 9001130 6 12 23755-796070 8801130 - 5 10 30J/cm2本标准规定 TA15 板材的高温力学性能只有俄罗斯航空工业标准钛及钛合金板材技术要求 （OCT1 90218-76）中有要求，厚度范围仅为 0.810.5mm，在该厚度范围内高温力学性能指标与本标准要求相同。本标准规定 TA
18、15 板材高温力学性能与俄罗斯标准中规定 BT20 钛合金板材高温力学性能对比见表 6。表 6 2.4. 高低倍组织本标准规定 TA15、TC1、TC2、TC3 和 TC4 板材的显微组织应为在 + 两相区充分变形并经退火得到的组织，原始 晶粒应充分破碎，不允许存在连续的晶界 。三、标准水平分析1. 采用国际标准的程度经查询，美国宇航标准有 AMS 4911退火态 6Al-4V 钛合金带材、薄板及厚板规高温力学性能，不小于持久性能标准 试样方向 板材厚度 mm 试验温度 抗拉强度Rm MPa , MPa ，h470 5030.0 635440 100470 50本标准 横向 30.070.05
19、00570 440 100OCT1 90218-76 横向 0.810.5 500 635 440 1007 / 8范 、AMS-T-9046钛及钛合金带材、薄板及厚板规范等标准。AMS-T-9046 是直接转化美国军用标准 MIL-T-9046 的美国宇航产品标准，该标准集钛及钛合金厚板、薄板、带材于一体，共涵盖了 18 个牌号的钛及钛合金产品，是美国宇航标准中最全面的钛及钛合金产品标准，本标准规定板材室温考核指标与美国宇航标准一致或更严。俄罗斯航空工业标准有 OCT1 90218-76钛及钛合金板材技术要求和 OCT1 90024-94钛合金厚板 ，俄罗斯国家标准有 22178-76（92
20、） 钛及钛合金板材技术条件和 23755-79钛及钛合金厚板技术条件 。本标准规定的三个 型钛合金中，TA6 与俄罗斯的 BT5 相近，TA7 与俄罗斯的 BT5-1、美国的 Ti-5Al-2.5Sn(Gr.6)、英国的 IMI-317 相近，TA15 与俄罗斯的 BT20 相近。本标准规定的五个 - 型钛合金中，TC1 与俄罗斯的 OT4-1 相近，TC2 与俄罗斯的 OT4 相近，TC3 与俄罗斯的 BT6C 相近，TC4 与俄罗斯的 BT6、美国的 Ti-6Al-4V、英国的IMI318、德国的 TiAl6V4、法国的 T-A6V、日本的 SAT-64 相近，TC4ELI 与俄罗斯的BT
21、6C、美国的 Ti-6Al-4V ELI（Gr.23） 、英国的 IMI318 ELI 相近。TA15 钛合金主要参考了俄罗斯航空工业标准 OCT1 90218-76 和 OCT1 90024-94。2. 国家同类标准水平的对比分析本标准是国内首次起草的航空航天用高温钛合金板材专用国家标准，目前已制定的同类标准中只有 GB/T 3621-2007 中规定了板材的高温力学性能，但该国家标准中仅规定了厚度不大于 25mm 板材的性能指标，无法满足航空航天等领域对高温钛合金板材特殊需求的规定。本标准与国家同类标准相比首次增加了板材侧边弯曲度、显微组织、低倍组织、表面污染及超声波检验等技术要求，同时也
22、提高了板材力学性能的考核技术指标。通过上述综合分析，本标准的制定达到了国际先进水平。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鉴于国内目前没有关于航空航天用高温钛合金板材专用的国家标准，因此建议该标准作为推荐性国家标准。8 / 8七、贯彻标准的要求和措施建议，包括：组织措施、技术措施、过渡办法无。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、预期效果本标准是新制定国家标准，具有普遍性、广泛性和适用性，同时随着我国航空航天工业的快速发展，钛及钛合金板材已在战斗机、大型军用运输机、轰炸机、歼击机、武装直升机等航空产品和战术导弹、卫星、运载火箭等航天产品中成熟应用。目前，航空航天用高温钛合金板材主要依靠协议技术条件进行组织生产和验收，给生产单位和需求单位带来很大的不便，且不利于产品的推广和应用，本标准的制定将进一步推动我国航空航天工业快速健康的发展。航空航天用高温钛合金板材标准编制组 2018 年 9 月
