损伤容限型钛合金板材

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1、损伤容限型钛合金板材(GB/ T xxxx - xxxx)编制说明(征求意见稿)2018-05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。现拥有“宝鸡钛业股份有限公司”、“

2、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陕西省宝鸡市钛城路1号

3、，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，引领着中国钛工业的发展和进 步。3.

4、 主要工作过程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、

5、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

6、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

7、规定板材厚度允许偏差时，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 60mnt勺板材规格及尺寸允 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勺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/m2.3. 力学性能2

8、.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 B退火+二次退火态板材的平面应变断裂韧度 Ki c或 Kq 应不小于93MPam，同时规定了厚度不大于25.4mm板材的断后伸长率应不低于10%其力 学性能在保持具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B退火+二次退火态板材的力学性能与AMS 4905D中

9、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技术标准状态名义厚度/mm拉伸性能，不小于断裂韧度Rm/MPaRo.2/MPaAomiZ%A/%0.50 -V 0.648958308/本标准退火态0.64 V 25.4089583010/25.40100.0 :86079510/0.20 V 0.388968276/AMS490

10、7J退火态0.38 V 0.64:8968278/0.64 V 25.4089682710/25.4076.2086279310/0.802.0/12/GB/T3621-2007退火态 2.05.0895830/10/ 5.010.0/10/10.025.0/8/本标准3退火+ 二次退火 态4.75 12.7089579510/ 12.70 25.4087577510/Kic或Kq应不小于 93MPm25.40 50.808607458/50.80 100.08407458/AMS4905D3退火+ 二次退火 态4.76 12.7089679310/ 12.70 25.4087677210/K

11、ic或Kq应不低于93MPq市25.40 50.808627458/ 50.80 101.608417458/2.32 TA15 板材本规范规定厚度不大于10mmTA1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(roc m 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(Ro.2 )指标；厚度在10mmg 60mm TA15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(

12、roc m 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(Ro.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钛合金板材性能对比见标准厚度抗拉 强度规定塑性 延伸强度Ro.2 , MPa断后 伸长率A, %冲击 吸收能量KU, JRmMPa0.81.89301130 855 12-本规范 1.8 -4.09301130 855 10- 4.0 12.09301130 855 8- 12.0 -70.09301130 855 6 24OCT1

13、 90218-760.81.812- 1.84.0930 -1130-10- 4.0 -10.58-0.81.8930 -113012-roc t 22178-76 ( 92) 1.84.0930 -1180-10- 4.0 -10.58-11306OCT1 90024-94 3060930 -1130-6230J/cm 60705roc t 23755-791160900 -11306230J/cm 6070880 -113052.4. 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寸板材显微组 织要求进行了规定。退火态板材的显微组织应为 a+B两相区

14、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a和B转变组织中的片状a组成，这两种组织类型均具有较高的疲劳强度和塑性。B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)或束状组织形 态，且无初生a或等轴a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

15、。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 4905环口 AMS1907J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OC

16、T190218-76钛及钛合金板材技术要求和 0CT190024-94 钛合金厚板，俄罗斯国家标准有roc t 22178-76 (92)钛及钛合金板材技术条件和roc m 23755-79钛及钛合金厚板技术条件。TA15钛合金主要参考了俄罗斯航空工 业标准 OCT1 90218-76 和 OCT1 90024-942. 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

17、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