1、损 伤 容 限 型 钛 合 金 板 材（ GB/T-）编 制 说 明（ 征 求 意 见 稿 ）2018-05共 6 页 第 1 页损伤容限型钛合金板材编制说明（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损伤容限型钛合金板材国家标准。项目计划编号：20173769-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
2、拥有“宝鸡钛业股份有限公司”、“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
3、业股份有限公司位于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
4、产任务，引领着中国钛工业的发展和进步。3. 主要工作过程共 6 页 第 2 页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。通过统计分析损伤容限型钛合金板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）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 月对损伤容限型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，并对相关的技术资料进行了对比分析。3）2018 年 4 月2018 年 5 月根据对损伤容限型
5、钛合金板材的相关资料进行分析和总结，形成了损伤容限型钛合金板材的征求意见稿。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，主要通过对我国损伤容限型钛合金板材的生产和使用状况进行了分析和总结，参考了美国宇航标准 AMS 4905D 和 AMS 4907J 和俄罗斯先进钛标准规范，并结合相关企业标准和技术协议，形成了国家标准损伤容限型钛合金板材 。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
6、我国损伤容限型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
7、 的规定。2.2. 尺寸允许偏差为了保证本标准与已发布实施国家标准的协调性和通用性，本标准在规定板材厚度共 6 页 第 3 页允许偏差时，没有参考对其要求较低的美国宇航标准 AMS 2242。本标准在板材厚度组距与 GB/T 3621-2007 现有规格保持一致的基础上，增加了厚度大于 60mm 的板材规格及尺寸允许偏差。同时，结合国内 TC4 钛合金厚板的生产工艺水平和应用需求，加严了尺寸允许偏差中宽度允许偏差、长度允许偏差以及不平度的规定要求。本标准规定的尺寸允许偏差中，除厚度不大于 60mm 的板材厚度允许偏差和现有国家标准保持一致外，其余尺寸允许偏差均严于现行的同类国家标准，另外本标准
8、在钛及钛合金产品的国家标准中首次增加了对板材侧边弯曲度的要求，规定板材的侧边弯曲度应不大于 3mm/m。2.3. 力学性能2.3.1. TC4ELI 板材近年来随着对 TC4 ELI 钛合金的不断应用研究，为了更好的挖掘该合金的综合性能潜力。通过调整合金的元素及其含量，主要降低了 Fe、O 等杂质元素，并严格控制 O 含量，通过优化热加工工艺和热处理工艺相结合的方法，使该合金的断裂韧度和塑形匹配达到了最大的损伤容限潜能。本标准规定 退火+二次退火态板材的平面应变断裂韧度KC 或 KQ应不小于 93MPa ，同时规定了厚度不大于 25.4mm 板材的断后伸长率应不低于m10%。其力学性能在保持具
9、有高断裂韧度的同时，断后伸长率仍可达到目前现行国家标准的要求。本标准规定的 退火+二次退火态板材的力学性能与 AMS 4905D 中的性能指标一致。为了满足国内不同客户的使用需求，本标准还按 AMS 4907J 的性能指标规定了退火态板材的力学性能，其性能指标和目前现行国家标准中对 TC4 ELI 板材力学性能指标持平，但本标准填补了厚度大于 25mm 板材无力学性能指标考核的空白，规定力学性能指标的板材厚度扩展至 100.0mm。性能指标对比见表 1。表 1 拉伸性能，不小于技术标准 状态 名义厚度/mm Rm/MPaRp0.2/MPaA50mm/% A/%断裂韧度0.500.64 895
10、830 8 / /0.6425.40 895 830 10 / /本标准 退火态25.40100.0 860 795 10 / /0.200.38 896 827 6 / /0.380.64 896 827 8 / /0.6425.40 896 827 10 / /AMS4907J 退火态25.4076.20 862 793 10 / /GB/T3621-2007 退火态 0.802.0 895 830 / 12 /共 6 页 第 4 页2.05.0 / 10 /5.010.0 / 10 /10.025.0 / 8 /4.7512.70 895 795 10 / /12.7025.40 875
11、 775 10 /25.4050.80 860 745 8 /本标准 退火+二次退火态 50.80100.0 840 745 8 /KC 或 KQ应不小于 93MPa m4.7612.70 896 793 10 / /12.7025.40 876 772 10 /25.4050.80 862 745 8 /AMS4905D 退火+二次退火态 50.80101.60 841 745 8 /KC 或 KQ应不低于 93MPa2.3.2. TA15 板材本规范规定厚度不大于 10mmTA15 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）
12、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 钛合金板材的性能要求，并增加了规定塑性延伸强度（R p0.2）指标。本规范规定 TA15 板材室温力学性能与俄罗斯标准中规定 BT20
13、 钛合金板材性能对比见表 2。表 2 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 ，%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 -本规范12.070.0 9301130 855 6 240.81.8 12 -1.84.0 10 -OCT1 90218-764.010.59301130 -8 -0.81.8 9301130 12 -1.84.0 10 - 22178-76（92）4.010.5 9301180-8 -1130 63060 6OCT1
14、 90024-9460709301130 -530J/cm21160 9001130 6 23755-796070 8801130 - 5 30J/cm2共 6 页 第 5 页2.4. 显微组织本标准规定了两种不同的供货状态，即分别按 AMS 4907J 和 AMS 4905D 对板材显微组织要求进行了规定。退火态板材的显微组织应为 + 两相区加工产生的组织，组织类型应为等轴组织或双态组织。双态组织和等轴组织的性能特征大致相同，双态组织主要由等轴的初生 和 转变组织中的片状 组成，这两种组织类型均具有较高的疲劳强度和塑性。 退火+二次退火态板材的显微组织应为均匀的网篮组织（魏氏组织）或束状组织
15、形态，且无初生 或等轴 相。这种组织形态与等轴组织或双态组织有着相反的性能特征，即具有较高的断裂韧度和略低的塑性。 2.5. 超声波检验本标准参照 AMS 4905D 和 AMS 4907J 规定了板材的超声波检验要求，检验结果应符合 A1 级的规定，但 AMS 4905D 和 AMS 4907J 只规定厚度不小于 12.7mm 的厚板才进行超声波检验的要求。本标准首次在同类国家标准中增加了厚度不大于 6.0 mm 板材的超声波检验，即采用兰姆波方法进行检验。同时也规定了厚度大于 6.0mm 的板材应按 GB/T 5193 的规定进行超声波检验，检验结果应符合 A1 级的规定。三、标准水平分析
16、1. 采用国际标准的程度本标准参考 AMS 4905D 和 AMS 4907J 制定。本标准中所规定的力学性能考核指标和显微组织的要求均和 AMS 4905D 和 AMS 4907J 中的规定保持一致；另本标准在 AMS 4905D和 AMS 4907J 规定的技术要求基础上增加了厚度小于 12.7mm 板材的超声波检验，进一步提高了对产品质量的要求。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） 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 。TA15 钛合金主要
17、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损伤容限型钛合金板材专用国家标准，目前无同类国家标准通过上述综合分析，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。共 6 页 第 6 页五、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损伤容限型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。七、贯彻标准的要求和措施建议，包括：组织措
18、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，同时随着我国航空工业的快速发展，飞机设计理念由单纯静强度向损伤容限设计原则发展，钛合金材料也逐步由追求单一高强度或疲劳性能向高韧性、低裂纹扩展速率等损伤容限型综合高性能方向发展。我国已成功研制了 TA15、TC4ELI 等损伤容限型钛合金板材，已在战斗机、大型军用运输机等航空产品上得到了广泛应用。目前，我国尚未建立损伤容限型钛合金板材的国家标准，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。损伤容限型钛合金板材标准编制组2018-05-15
