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(biāo)準FL 6210 GJB 2744A - 2007 代替 GJB 2744- 1996 航空用鐵及欽合金鍛件規(guī)范Specification for titanium and titanium alloy forgings for aerospace 2007 - 05 - 22 發(fā)布 2007 - 11 - 01 實施國防科學(xué)技術(shù)工業(yè)委員會發(fā)布目。本規(guī)范代替 GJB 2744- 1996 <<航空用鐵及鐵合金自由鍛件和模鍛件規(guī)范》。本規(guī)范與 GJB 2744 - 1996 相比主要有以下變化:GJB 2744A - 2007 a) 規(guī)范名稱簡化為"航空用鐵及鐵合金鍛件規(guī)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(xué)成分 ;c) 將原規(guī)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(zhì)量不大于150k g 的、非轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)用鐵及鐵合金的通用類鍛件";d) 在合金的熔煉次數(shù)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(guī)范鍛件的熱處理制度，改為按 GJB 3763A - 2006 規(guī) 定進行 ;。在室溫力學(xué)性能表中，增加了新增合金的力學(xué)性能。 TC4 合金部分補充了皿 5432 - 1989 中規(guī)定的技術(shù)要求， TC6 合金也增加了性能要求內(nèi)容。增加了 TA15 、 TA19 合金的高溫力學(xué)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(guān)要求:h) 增加了超聲波檢驗質(zhì)量等級的要求。本規(guī)范由中國航空工業(yè)集團公司提出。本規(guī)范由中國航空綜合技術(shù)研究所、北京航空材料研究院歸口。本規(guī)范起草單位:中國航空工業(yè)集團公司北京航空材料研究院、沈陽飛機工業(yè) ( 集團 ) 有限公司、陜西紅原航空鍛鑄工業(yè)公司、鐵集團有限公司。本規(guī)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(guī)范于 1996 年 10 月*發(fā)布。 GJB 2744A - 2007 航空用鐵及欽合金鍛件規(guī)范1 范圍本規(guī)范規(guī)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(zhì)量保證規(guī)定和交貨準備等。本規(guī)范適用于質(zhì)量不大于 150kg 的、非轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)用鐵及鐵合金的通用類鍛件。2 規(guī)范性引用文件下列文件中的條款通過本規(guī)范的引用而成為本規(guī)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(nèi)容 ) 或修訂版均不適用于本規(guī)范，然而，鼓勵根據(jù)本規(guī)范達成協(xié)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(guī)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(guān)系。結(jié)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(zhuǎn)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(chǎn)品規(guī)格及生產(chǎn)許可證書

產(chǎn)品名稱	產(chǎn)品規(guī)格（單位：mm）	常用標(biāo)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(huán)件	各種規(guī)格
扁材	(40-50)X(130-200)
絲材	各種規(guī)格

航空、航天用鈦合金

鈦合金是航空航天工業(yè)中使用的一種新的重要結(jié)構(gòu)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(yōu)異的抗腐蝕性能和超低溫性能，使得鈦合金在航空、航天領(lǐng)域的用量越來越大。鈦合金在航空發(fā)動機中的用量一般占結(jié)構(gòu)總重量的20%～30%，主要用于制造壓氣機部件，如鍛造鈦風(fēng)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(gòu)架和火箭殼體。人造地球衛(wèi)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(chǎn)品
牌號	用途	主要產(chǎn)品
TC4	發(fā)動機風(fēng)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(fā)動機零件、飛機結(jié)構(gòu)件等	鍛造棒材、軋材、板材

產(chǎn)品應(yīng)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(zhì)量輕、屈服強度高、疲勞強度大等優(yōu)點，可在500℃以下長期使用。					主要應(yīng)用			主要用于航空發(fā)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(fā)動機零部件的理想材料，在航空、航天、能源、化工等工業(yè)部門獲得了廣泛的應(yīng)用。
化學(xué)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(xué)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(wěn)定性、焊接性能良好，可在500℃以下長期使用。						主要應(yīng)用			主要用于后機身主承力件等主要結(jié)構(gòu)件、發(fā)動機的機匣、異型鑄件等。
化學(xué)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(xué)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(guī)兵器應(yīng)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(fēng)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(fā)現(xiàn)，也不易受磁性水雷攻擊。另外，鈦合金的透聲系數(shù)高，適于做聲納導(dǎo)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(guī)兵器輕量化是武器的發(fā)展方向，輕武器質(zhì)量減少有利于攜帶，可提高戰(zhàn)斗力；重武器如坦克、戰(zhàn)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(yǎng)費用。

從美國現(xiàn)代坦克的發(fā)展趨勢可見，為了提高坦克防破甲能力，坦克防護層的層數(shù)、厚度和質(zhì)量不斷增加；坦克質(zhì)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(zhàn)能力。

鈦合金在其它重武器和輕武器上也廣泛應(yīng)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(fā)射器上做炮身和座板；在和制導(dǎo)炮彈中及在彈尾翼上安裝鈦記憶合金裝置，可的制導(dǎo)和控制。用機槍上減少質(zhì)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(chǎn)品應(yīng)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(yōu)點，退火狀態(tài)下的組織中具有數(shù)量大致相等的a相和β相，是退火狀態(tài)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(yīng)用

主要用于飛機機體和起落架的大型承力構(gòu)件和部件，也可用于制造工作溫度不超過350℃的發(fā)動機風(fēng)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(gòu)件。同時也應(yīng)用于火箭、火炮、、炮彈等。

化學(xué)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(xué)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(yīng)用為廣泛的不含β穩(wěn)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(yōu)良的低溫用鈦合金。					主要應(yīng)用		可用于制作推力火箭發(fā)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(yè)中，可用于制造航空發(fā)動機如壓氣機機匣等非轉(zhuǎn)動部件。兵器工業(yè)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(shè)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(xué)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(yī)療及日常生活等應(yīng)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(xué)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(yī)療上應(yīng)用。鈦被譽為人體“無毒”材料。

鈦是一種綜合性能極優(yōu)的新型人工骨頭和關(guān)節(jié)材料，已用于臨床的人工鈦關(guān)節(jié)有髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、肱骨頭、肘關(guān)節(jié)、股骨頭、掌指關(guān)節(jié)、指間關(guān)節(jié)、下頜骨和人造椎體等，且臨床長期應(yīng)用療效良好，應(yīng)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(yīng)用于手術(shù)器械和醫(yī)療輔助設(shè)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(yōu)點。它的自然色就是特殊的銀白色，有高檔格調(diào)，而且經(jīng)過表面處理后又可改變色彩，呈現(xiàn)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(yīng)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(yīng)用舉例。

項目	應(yīng)用舉例
體育器材	網(wǎng)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?shù)取?/span>
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(huán)境衛(wèi)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(chǎn)品應(yīng)用展示

材料牌號	TC4
主要特性	優(yōu)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(wěn)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(yīng)力腐蝕性能，以損傷容限原則設(shè)計的零部件，具有優(yōu)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(yīng)用		航空航天工業(yè)中主要用于制造飛機結(jié)構(gòu)中的各種梁、隔框、滑軌、起落架梁，航空發(fā)動機的風(fēng)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(yè)如電力工業(yè)中的燃氣輪機葉片、造船工業(yè)中的船舶推進器，海洋工程中的近海油田鉆井平臺，化學(xué)工業(yè)中的各種耐蝕泵，醫(yī)學(xué)中的人工植入物，各種防彈裝甲以及運動器材等。
化學(xué)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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