DOC《航空航天用高温钛合金棒材》

航空航天用高温钛合金棒材 (GB/T 编制说明 (送审稿) 2019-5 《航空航天用高温钛合金棒材》 编制说明(送审稿)

一、工作简况 1.

任务来源 根据国家标准委《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[2017]128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棒材》国家标准.项目计划编号:20173780-T-610,计划完成年限为2019年. 2.起草单位简况 2.1 宝钛集团有限公司 宝钛集团有限公司始建于1965年,是国家 三五 期间为满足国防军工、尖端科技发展的需要,以 九0二 为工程代号而投资兴建的国家重点企业,原名902厂,1972年更名为宝鸡有色金属加工厂,隶属于国家冶金工业部;

1983年划归中国有色金属工业总公司主管;

1999年划归中国稀有稀土集团公司管理;

2000年划归到陕西省,隶属于陕西有色金属控股集团有限责任公司;

2005年,为建立现代企业制度、理顺国有资产管理关系,工厂整体改制为宝钛集团有限公司. 历经近50年的艰苦磨砺,宝钛集团现已发展成为中国最大、实力最雄厚、体系最完整的以钛及钛合金为主的稀有金属材料专业化科研生产基地,是我国钛工业的摇篮和旗帜.是中国钛、锆国标、军标、行规的制定者,代表着我国钛、锆材加工技术的最高水平,是 中国钛谷 和 国家高技术新材料产业基地 的龙头企业.目前,公司主导产品钛材年产量已位居世界同类企业第二. 我国第一颗氢弹的爆炸成功、第一艘核潜艇的胜利下水、第一颗软着陆卫星顺利返回地面、首次向太平洋海域成功发射运载火箭、 嫦娥 奔月成功都有宝钛集团的功绩.系列歼击机、直升机、各型运载火箭、卫星、系列导弹和神舟飞船,以及核动力船舶等都使用了宝钛集团研制生产的钛及钛合金稀有金属材料.它不仅使中国摆脱了重点型号和武器装备关键材料受制于人的局面,丰富了我国航空用钛合金材料体系,而且大大提升了我国军事装备水平和国产化能力,为国防现代化建设和尖端科技发展做出了巨大贡献. 2.2 宝鸡钛业股份有限公司 宝鸡钛业股份有限公司成立于1999年7月21日,由宝钛集团有限公司(原宝鸡有色金属加工厂)作为主发起人设立.并作为中国钛工业第一股于2002年4月12日在上海证券交易所成功上市(股票名称:宝钛股份;

股票代码:600456). 公司是 钛锆及其合金标准研制创新示范基地 、 国际科技合作基地 、 国家认定企业技术中心 、 全国工业品牌培育示范企业 、 国家技术创新示范企业 ,所在地被誉为 中国钛城 、 中国钛谷 . 公司建立起 海绵钛、熔铸、锻造、板材、带材、无缝管、焊管、棒丝材、精密铸造、原料处理 十大生产系统,形成30000吨钛铸锭和20000吨钛加工材生产能力.公司主体装备由美、日、德、奥等十五个国家引进,主要有2400W电子束冷床炉、15t/10t真空凝壳炉、万吨自由锻压机、2500t快锻机、高速棒丝生产线、钛带生产线(MB22-TI型二十辊冷轧机)、3.3米宽厚板生产线等,这也使我国成为继美、日、俄后拥有完整钛工业产业链的国家. 公司加大科技创新和新产品开发,主要产品覆盖钛及钛合金板、带、箔、管、棒、线、锻件、铸件等,并逐步扩展到锆、镍、钢等材料领域,产品广泛应用于航空、航天、舰船等高精尖领域和氯碱化工、电力、冶金、医药及海洋工程等国民经济重要领域.借力资本市场,通过实施增长战略,实现跨越式发展.公司积极拓展国际市场,产品远销美国、日本、德国、法国、英国、挪威、瑞典、新加坡、意大利、印度、韩国等几十个国家,与空客、波音等航空企业建立了长期战略合作关系,逐步成为世界钛工业的重要组成部分. 3.主要工作过程 宝钛集团有限公司在接到该标准的制定任务后,成立了标准编写组,召开了标准项目编制启动会议,对标准编写工作进行了部署和分工,主要工作过程经过了以下几个阶段. 起草阶段 本标准依据我国航空航天用高温钛合金棒材市场情况首次制定,在起草阶段进行了大量的数据收集和测试研制,同时兼顾了航空航天主干高温钛合金牌号. 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棒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月根据对航空航天用高温钛合金棒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棒材》的征求意见稿.并进行了广泛的征求意见工作. 征求意见情况 本标准编制组将征求意见稿发送至中国有色金属工业标准计量质量研究所、中铝沈阳有色金属加工有限公司、西部超导材料科技股份有限公司、宝钢特钢有限公司、湖南金天钛业科技有限公司、西部金属材料股份有限公司、西北有色金属研究院等17家相关生产应用单位和科研院所进行了广泛的征求意见工作,并在中国有色金属标准质量信息网进行挂网征求意见,回函的单位共15家、回函并有建议或意见的单位共12家、没有回函的单位共2家.本标准编制组通过直接采纳其12条修改建议或意见后(征求意见情况详见《标准征求意见稿意见汇总处理表》),形成了本标准的稿件,并按有色标委的统一安排进行了各阶段的审查工作. 审查阶段 1) 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棒材》国家标准进行了认真、仔细的讨论,形成修改意见如下:①将表1中棒材长度修改为:500mm~5000mm;

②将第3条要素 要求 修改为 技术要求 ;

③增加产品规定塑性延伸强度的考核指标,并参照GJB 2218的考核指标对力学性能进行修改;

④在表7中明确检验项目的取样方向;

⑤将表格中量与单位按GB/T 1.1的要求进行统一修改;

⑥对标准文本进行编辑性修改.最后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棒材》标准的讨论稿按修改意见修改后,形成预审稿待预审. 2) 2018年9月19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天津组织召开了《航空航天用高温钛合金棒材》预审会.来自全国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棒材》国家标准进行了认真、仔细的讨论,形成修改意见如下:①删除3.1.2条中非自耗电极熔炼方法;

②删除3.2.2 标记示例 ;

③修改表3中TC19规格范围,建议与国军标保持一致;

④3.11中棒材表面粗糙度改为强制要求;

⑤修改表8中的直径规格范围.最后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棒材》标准的预审稿按修改意见修改后,形成送审稿待审定.

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 本标准在编制时,主要参考了宝钛集团企业标准、协议标准、内控标准及国外相关棒材标准,结合市场调研,完成了标准征求意见稿.同时,项目组确定出以下主要原则: a)标准应严格按照GB/T 1.1-2009《标准化工作导则 第一部分:标准的结构与编写》的规定格式进行编写. b)所列材料均为已大量批产并广泛使用的牌号. c)产品的技术指标应均得到相应印证,确保合理性. 2.确定标准主要内容的论据 材料熔炼 因铸锭质量对钛合金棒材质量有重要影响,因此本标准依据N/BS

5302、N/BS5303《钛及钛合金棒》等标准对材料熔炼建立了相应规定.棒材生产用铸锭应经多次熔炼,熔炼次数应不少于两次.首次熔炼可使用自耗电极、非自耗电极、电子束冷床炉或等离子体冷床炉熔炼.随后的一次或多次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. 2.2 化学成分 本标准的化学成分直接引用GB/T3620.1-2007《钛及钛合金牌号和化学成分》及GB/T 3620.2《钛及钛合金加工产品化学成分允许偏差》. 2.3 交货状态 本标准鉴于产品规格范围较大,部分产品对订购方属于坯料标准,后续还需进行热加工,故规定棒材交货状态为热加工态. 规格及性能 本标准规定各牌号的规格如下表1. 表1 牌号直径/mm 长度/mm TA

7、TA

11、TA

15、TA

18、TA

19、TA

32、TA

33、 TC

1、 TC

2、TC

4、TC

6、TC

11、TC

17、TC

19、TC25 12~300 500~5000 本标准规定了高温钛合金棒材的室温、高温拉伸性能. 本标准规定的棒材的最小规格为Φ12mm.部分典型牌号具体指标及制定依据如下: TA7 试样热处理制度:参照GB/T 2965-2007《钛及钛合金棒材》为定750℃~850℃,保温1h~3h,空冷. 室温力学性能指标见表2:本标准规定的强度指标与XJ/BS5434-2010《TA7和TC2钛合金大规格棒材技术协议》相同.但由于试样取样为横向,塑性比纵向低,所以按照规律,塑性指标降低了20%. 高温力学性能指标表2: XJ/BS5434-2010均相同. 表2 规格(L) 温度℃ 力学性能 Rm,MPa Rp0.2,MPa A% Z% Φ12~300 室温 ≥785 ≥700 ≥8 ≥20

350 ≥490 持久440 MPa/≥100h 从数批大规格棒材积累的数据看,性能可稳定满足上述指标和使用要求,以上指标制订合理. TA11 试样热处理制度:参照AMS

4972、 AMS

4973、AMS/MIL-T-9047及Q/SXX-0341-

2004、XJ/BS 5283-2005等.定为:982℃~1010℃,保温1h,水冷(或899℃~927℃,保温1h,空冷或更快速度速度);

555℃~605℃,保温8h,空冷. 室温力学性能指标见表3:与XJ/BS 5283-2005《TA11钛合金棒材技术条件》中指标完全相同.AMS 4973中规定直径不大于63.5mm的指标为:Rm≥896MPa,Rp0.2≥827MPa,A4D≥10%,Z≥20%;

直径63.5mm~101.6mm的指标为:Rm≥827MPa,Rp0.2≥758MPa,A4D≥10%,Z≥20%;

表3 规格(L) 室温 425℃ Rm,MPa Rp0.2,MPa A% Z% Rm,MPa Φ12~250 ≥895 ≥825 ≥10 ≥20 ≥620 高温力学性能(抗拉强度、持久)指标:与XJ/BS 5283-2005《TA11钛合金棒材技术条件》指标完全相同. 从数批大规格棒材积累的数据看,性能可稳定满足上述指标和使用要求,以上指标制订合理. TA15 试样热处理制度:参照GJB3763A-2004《钛及钛合金热处理标准》,为700℃~850℃,保温1h~4h,空冷(与XJ/BS5267-2003《TA15钛合金棒材协议标准》、XJ/BS5231-2008《TA15钛合金棒材技术条件》及XJ/BS5288-2004《TA15合金棒材协》相同规定相同). 室温力学性能指标见表4:φ100~φ150mm参照XJ/BS5267《TA15钛合金棒材协议标准》、XJ/BS5203-2011《TA15合金棒材》及XJ/BS5231-2008《TA15钛合金棒材技术条件》指标制定;

φ150~φ300mm性能与XJ/BS5339-2006《........