GJB/TA15鈦合金

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GJB/TA15鈦合金

GJ B 中華人民共和回國家軍用標準FL 6210 GJB 2744A - 2007 代替 GJB 2744- 1996 航空用鐵及欽合金鍛件規范Specification for titanium and titanium alloy forgings for aerospace 2007 - 05 - 22 發布 2007 - 11 - 01 實施國防科學技術工業委員會發布目。本規范代替 GJB 2744- 1996 <<航空用鐵及鐵合金自由鍛件和模鍛件規范》。本規范與 GJB 2744 - 1996 相比主要有以下變化:GJB 2744A - 2007 a) 規范名稱簡化為"航空用鐵及鐵合金鍛件規范"，范圍中仍然保留自由鍛件和模鍛件 ;b) 增加 TA15 、 TA19 、 TCl 、 TC2 ， TC18 、 TB6 等 6 個鐵合金，井增加鍛件的化學成分 ;c) 將原規范"適用于鐵及鐵合金的重量不大于 60kg 的通用類鍛件 " 修改為"適用于質量不大于150k g 的、非轉動結構用鐵及鐵合金的通用類鍛件";d) 在合金的熔煉次數中，增加了 (( TAI5 、 TCll 、 TC18 和 TB6 鐵合金采用三次熔煉"的要求;e) 取消了原規范鍛件的熱處理制度，改為按 GJB 3763A - 2006 規定進行 ;。在室溫力學性能表中，增加了新增合金的力學性能。 TC4 合金部分補充了皿 5432 - 1989 中規定的技術要求， TC6 合金也增加了性能要求內容。增加了 TA15 、 TA19 合金的高溫力學性能要求:g) 增加了鐵合金低倍組織評級圖和顯微組織評級圖及相關要求:h) 增加了超聲波檢驗質量等級的要求。本規范由中國航空工業集團公司提出。本規范由中國航空綜合技術研究所、北京航空材料研究院歸口。本規范起草單位:中國航空工業集團公司北京航空材料研究院、沈陽飛機工業 ( 集團 ) 有限公司、陜西紅原航空鍛鑄工業公司、鐵集團有限公司。本規范主要起草人:吳崇周、王寶善、溫國華、李興無、王慶如、劉東升、張平輝、黃永光。本規范于 1996 年 10 月*發布。 GJB 2744A - 2007 航空用鐵及欽合金鍛件規范1 范圍本規范規定了航空用 TAl 、 T A2 、 T A3、 TA 7 、 TA15 、 TA19 、 TCl 、 TC2 、 TC4 、 TC6 、 TCll 、 TC18 、τ 'B 6 鐵及鐵合金自由鍛件和模鍛件 ( 以下簡稱鍛件 ) 的要求、質量保證規定和交貨準備等。本規范適用于質量不大于 150kg 的、非轉動結構用鐵及鐵合金的通用類鍛件。2 規范性引用文件下列文件中的條款通過本規范的引用而成為本規范的條款。凡是注日期的引用文件，其隨后所有的修改單 ( 不包含勘誤的內容 ) 或修訂版均不適用于本規范，然而，鼓勵根據本規范達成協議的各方研究是否可使用這些文件的新版本。凡是不注目期的引用文件，其新版本適用于本規范。GB / T228 金屬材料室溫拉伸...

GJB/TA15鈦合金研究TA15合金在4個典型溫度1 020、1 000、900、800℃以及水淬、空冷和爐冷3種冷卻方式下的相變、組織與性能的關系。結果表明:隨著冷卻速度的降低,1 020℃熱處理合金的顯微組織由馬氏體α′相向針狀(α+β)相和片狀(α+β)相轉變,970℃及900℃熱處理后則由初生α+馬氏體α相向初生α+針狀(α+β)和等軸α+晶界β演變,800℃熱處理后只有α和β兩相組織;在1 020～900℃

產品規格及生產許可證書

產品名稱	產品規格（單位：mm）	常用標準	常用牌號
棒材	鍛造棒材φ90-φ400 軋制棒材φ8-φ90	GB/T3621-2007 GB/T2965-2007 GB/T13810-2007 GJB2505A-2008 GJB2218A-2008 GJB2219-2008 GJB2220-2008 GJB494A-2008 GJB1538A-2008 GJB2744A-2007 其它等	TA2、TA4、TA7、TA15、TB2、TB3、TB4、TB6、TB10、TC1、TC2、TC4、TC6、TC10、TC11、TC16、TC17、TC18、TC25
板材	軋制熱板(4.0-8.0)X(650-1000)X(1000-2000) 軋制冷板(0.8-4.0)X(700-1000)X(1000-2000)
餅件	F300-800X ³100
環件	各種規格
扁材	(40-50)X(130-200)
絲材	各種規格

航空、航天用鈦合金

鈦合金是航空航天工業中使用的一種新的重要結構材料，比重、強度和使用溫度介于鋁和鋼之間，但比強度高并具有優異的抗腐蝕性能和超低溫性能，使得鈦合金在航空、航天領域的用量越來越大。鈦合金在航空發動機中的用量一般占結構總重量的20%～30%，主要用于制造壓氣機部件，如鍛造鈦風扇、壓氣機盤和葉片、鑄鈦壓氣機機匣、中介機匣、軸承殼體等。航天器主要利用鈦合金的高比強度，耐腐蝕和耐低溫性能來制造各種壓力容器、燃料貯箱、緊固件、儀器綁帶、構架和火箭殼體。人造地球衛星、登月艙、載人飛船和航天飛機也都使用鈦合金板材焊接件。

航空、航天用鈦合金主要牌號、用途及產品
牌號	用途	主要產品
TC4	發動機風扇盤、壓氣機盤	鍛造棒材、鍛件、軋材、板材
TC6	壓氣機盤、葉片、緊固件等	鍛造棒材、軋材
TC10	壓氣機盤、葉片等	鍛造棒材、軋材
TC11	壓氣機盤、葉片、鼓筒等	鍛造棒材、鍛件、軋材
TC16	鉚釘絲	絲材
TA7	壓氣機機匣、高壓氣體容器	鍛造棒材、鍛件、板材
TA15	發動機零件、飛機結構件等	鍛造棒材、軋材、板材

產品應用展示

材料牌號			TC11
主要特性			比強度高，中溫性能好、耐腐蝕性能好、質量輕、屈服強度高、疲勞強度大等優點，可在500℃以下長期使用。					主要應用			主要用于航空發動機的壓氣機盤、渦輪盤、機匣、壓氣機葉片、緊固件等部件，是航空航天發動機零部件的理想材料，在航空、航天、能源、化工等工業部門獲得了廣泛的應用。
化學成分 wt%
Al	Mo			Zr		Si			Fe		C	N	H		O
5.8～7.0	2.8～3.8			0.8～2.0		0.2～0.35			≤0.25		≤0.08	≤0.05	≤0.012		≤0.15
冶煉方法
電極壓制+三次真空自耗
力學性能（Φ28軋棒縱向）
熱處理制度：950℃´1h；空冷+ 530℃´6h；空冷。
室溫（20℃）		σb MPa			σ0.2 MPa		A %			Z %		Ak J		HBd
		1133			1054		16.0			46		49		3.3
		1138			1065		18.0			50		44.3		3.34
高溫（500℃）		795			—		20			66		σ（640 ） MPa ³35h		合格
		795			—		20			65.5				合格
500℃´100h 熱暴露		1136			1078		17.0			47.0		—		—
		1125			1063		16.5			46.0		—		—

材料牌號			TA15
主要特性			該合金具有較好的綜合性能和熱穩定性、焊接性能良好，可在500℃以下長期使用。						主要應用			主要用于后機身主承力件等主要結構件、發動機的機匣、異型鑄件等。
化學成分 wt%
Al	Mo			V		Zr		Si		Fe		C	N	H		O
5.5～7.1	0.5～2.0			0.8～2.5		1.5～2.5		≤0.15		≤0.25		≤0.08	≤0.05	≤0.015		≤0.15
冶煉方法
電極壓制+三次真空自耗
高倍照片（Φ250棒高低倍）
力學性能（Φ250鍛棒橫向）
熱處理制度：850℃´2h，空冷。
室溫（20℃）		σb MPa			σ0.2 MPa		A %				Z %		Ak J		HBd
		947			885		15.0				51.0		33.3		—
		976			861		15.5				39.0		37.5		—
高溫（500℃）		734			—		19.5				56		σ（470 ） MPa ³50h		合格
		696			—		27				64				合格
500℃´100h 熱暴露		1077			949		11.6				35.5		—		—
		1060			946		14.0				28.5		—		—

潛艇及常規兵器應用

1.潛艇及核潛艇需要下潛深和水下隱蔽性好，巨大的船體不能在焊后進行熱處理，在風浪和高速行駛下承受巨大的靜載荷和動載荷，故要求材料強度高、塑性好、韌性好和抗疲勞性都好。鈦合金各個方面來說是好的選擇，且鈦合金非常適宜做潛艇殼體材料。

同時鈦合金無磁性，不易被敵方發現，也不易受磁性水雷攻擊。另外，鈦合金的透聲系數高，適于做聲納導流罩，可提高潛艇的偵察能力等，主要代表牌號有TA7、TA16、TA17、TC4等。

2.常規兵器輕量化是武器的發展方向，輕武器質量減少有利于攜帶，可提高戰斗力；重武器如坦克、戰車等輕量化有利于提高機動性等，同時武器使用鈦合金后耐蝕性能良好，不生銹，有利于儲存，也減少了維修保養費用。

從美國現代坦克的發展趨勢可見，為了提高坦克防破甲能力，坦克防護層的層數、厚度和質量不斷增加；坦克質量的增加不利于它的行駛和空運，為此用鈦合金可有效的為坦克減重，提高作戰能力。

鈦合金在其它重武器和輕武器上也廣泛應用，如在輕型榴彈炮上做許多零部件；在反坦克上做艙機和架體；在干擾彈發射器上做炮身和座板；在和制導炮彈中及在彈尾翼上安裝鈦記憶合金裝置，可的制導和控制。用機槍上減少質量和后坐力等；上制作底板、炮身、底座和支架；做防彈衣、鋼盔等。主要代表牌號有TA1、TA7、TA18、TC4、TC9、TC18等。

產品應用展示

材料牌號

TC18

主要特性

具有高強度、高塑性、淬透性好和可焊接等優點，退火狀態下的組織中具有數量大致相等的a相和β相，是退火狀態下強度高的鈦合金，該合金還可用各種焊接方式進行焊接，退火后具有良好的焊接性能，高工作溫度為400℃。

主要應用

主要用于飛機機體和起落架的大型承力構件和部件，也可用于制造工作溫度不超過350℃的發動機風扇盤和葉片等，也用于制造起落架上的輪叉和扭力臂等重要承力構件。同時也應用于火箭、火炮、、炮彈等。

化學成分 wt%

4.4～5.7

4.0～5.5

0.5～1.5

≤0.15

≤0.30

≤0.08

≤0.05

≤0.015

≤0.18

冶煉方法

電極壓制+三次真空自耗

力學性能（模鍛件橫向）

熱處理制度：830℃´2h爐冷到750℃´2h空冷+ 540℃´6h；空冷。

室溫（20℃）

σb MPa

σ0.2 MPa

A %

Z %

HBd

1218

1188

3.17

1193

1166

3.14

材料牌號	TA7
主要特性	是目前應用為廣泛的不含β穩定元素的鈦合金。同其他鈦合金相比，在室溫下中等強度好，工藝塑性較差，但具有良好的焊接性和較高的熱強性。可在450℃以下長時間工作，短時間使用溫度可達850℃；另一個顯著特點是在間隙元素含量較低時，在–253℃的超低溫度條件下具有足夠的韌性和綜合性能，是優良的低溫用鈦合金。					主要應用		可用于制作推力火箭發動機輻射冷卻噴管延伸段；還可以用于制造連接法蘭。航空工業中，可用于制造航空發動機如壓氣機機匣等非轉動部件。兵器工業中，可用于座板等部件。超低間隙元素可用于制造低溫用部件，如液氫貯箱和低溫高壓容器等。還可用于制造換熱器，泵、管道、管件、水解設備等。與其他鈦合金比較，適用于制造具有中等強度，且需進行焊接的部件。
化學成分 wt%
Al		Sn	Fe		C		N		H		O
4.0～6.0		2.0～3.0	≤0.50		≤0.08		≤0.05		≤0.015		≤0.20
冶煉方法
電極壓制+三次真空自耗
Φ36軋棒縱向性能
熱處理制度：800℃´2h；空冷。
室溫（20℃）		σb MPa		σ0.2 MPa				A %		Z %
		826		784				18.0		39.0
		820		776				17.5		43.0
3.0mm冷板橫向性能
熱處理制度：800℃´1h；空冷。
室溫（20℃）		σb MPa		σ0.2 MPa				A %		彎曲角
		775		761				23.0		>40°
		814		791				23.0		>40°
4.5mm熱板橫向性能
室溫（20℃）		σb MPa		σ0.2 MPa				A %		彎曲角
		785		751				17.5		>40°
		786		753				20.0		>40°

醫療及日常生活等應用

鈦具有密度低、有適中的強度、耐蝕性能好；與人體生物相容性好，無毒性；與人體力學相容好，和人體骨頭匹配性好；有形狀記憶功能和超彈性等一系列特性，適宜在醫療上應用。鈦被譽為人體“無毒”材料。

鈦是一種綜合性能極優的新型人工骨頭和關節材料，已用于臨床的人工鈦關節有髖關節、膝關節、肱骨頭、肘關節、股骨頭、掌指關節、指間關節、下頜骨和人造椎體等，且臨床長期應用療效良好，應用越來越廣泛。鈦也是新型的牙體材料，作人造牙根和牙床等；也用于人工心臟瓣膜、腦顱缺損修補、擴胸器、人工心臟等；也應用于手術器械和醫療輔助設備等。

在日常生活中，鈦具有密度小、比強度高、彈性好、耐蝕性好，而且外觀漂亮等優點。它的自然色就是特殊的銀白色，有高檔格調，而且經過表面處理后又可改變色彩，呈現鮮艷的金黃色或藍色。這些綜合性能使鈦能夠在日常生活中既作高級用具，又可作高檔的裝飾物。因此鈦在體育用品和耐久消耗品中獲得越來越廣泛的應用，越來越受到人們的青睞。如表格所示鈦在人類日常生活中的應用舉例。

項目	應用舉例
體育器材	網球拍、羽毛球拍；高爾夫球的球棒長柄、金屬球頭；擊劍用的面罩；登山用的冰杖、登山釘、螺釘；釣魚用的繞線架；滑雪用的把手、滑雪板；旅行用自行車車身、各零部件；賽車；足球鞋的底釘等。
耐久消耗品	儀表、鐘表、打印機用打印錘、打印輪、照相機的機身、快門；電腦和手機外殼；音響器中的支架、樂器用鈦鼓、擴音器震動板；計算機磁盤的硬盤；眼鏡架；手表表殼、裝飾品、餐具等等。
環境衛生	污水污泥處理裝置；廢水處理裝置；放射性廢棄物貯藏裝置；糞便處理裝置等。

產品應用展示

材料牌號	TC4
主要特性	優異的綜合性能和良好的工藝特性，具有中等的室溫和高溫強度，良好的蠕變抗力和熱穩定性，較高的疲勞性能和海水中的裂紋擴展抗力，以及滿意的斷裂韌性和熱鹽應力腐蝕性能，以損傷容限原則設計的零部件，具有優良的工藝塑性和超塑性，可采用各種方式進行焊接和機加工。					主要應用		航空航天工業中主要用于制造飛機結構中的各種梁、隔框、滑軌、起落架梁，航空發動機的風扇和壓氣機盤、葉片，航天火箭的殼體、壓力容器，以及各種類型的緊固件。民用行業如電力工業中的燃氣輪機葉片、造船工業中的船舶推進器，海洋工程中的近海油田鉆井平臺，化學工業中的各種耐蝕泵，醫學中的人工植入物，各種防彈裝甲以及運動器材等。
化學成分 wt%
Al		V	Fe		C		N		H		O
5.5～6.75		3.5～4.5	≤0.30		≤0.08		≤0.05		≤0.015		≤0.20
冶煉方法
電極壓制+三次真空自耗
Φ55軋棒縱向性能
熱處理制度：700℃´1.5h；空冷。
室溫（20℃）		σb MPa		σ0.2 MPa				A %		Z %
		959		909				16.8		49
		948		900				16		54
1.0mm冷板橫向性能
熱處理制度：830℃´0.5h；空冷。
室溫（20℃）		σb MPa		σ0.2 MPa				A %		彎曲角
		1083		963				21		>105°
		1096		985				25		>105°
8.0mm熱板橫向性能
熱處理制度：840℃´1h；空冷。
室溫（20℃）		σb MPa		σ0.2 MPa				A %		Z %
		999		955				17		—
		1000		949				15		—

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