航空航天用高溫鈦合金棒材

(GB/T ××××-××××)

編制說明

(征求意見稿)

《航空航天用高溫鈦合金棒材》

編制說明(征求意見稿)

一、工作簡況

1、任務來源

根據國家標準委《國家標準委關于下達2017年第四批國家標準制修訂計劃的通知》(國標委綜合[2017]128號)的要求，由寶鈦集團有限公司和寶雞鈦業股份有限公司負責起草《航空航天用高溫鈦合金棒材》國家標準。項目計劃編號：20173780-T-610，計劃完成年限為2019年。

2、起草單位簡況

寶鈦集團有限公司(簡稱寶鈦集團)始建于1965年，是國家“三五”期間為滿足國防軍工、尖端科技發展的需要，以“九0二”為工程代號而投資興建的國家重點企業，原名902廠，1972年更名為寶雞有色金屬加工廠，隸屬于國家冶金工業部；1983年劃歸中國有色金屬工業總公司主管：1999年劃歸中國稀有稀土集團公司管理；2000年劃歸到陜西省，隸屬于陜西有色金屬控股集團有限責任公司；2005年，為建立現代企業制度、理順國有資產管理關系，工廠整體改制為寶鈦集團有限公司。

歷經近50年的艱苦磨礪，寶鈦集團現已發展成為中國最大、實力最雄厚、體系最完整的以鈦及鈦合金為主的稀有金屬材料專業化科研生產基地，是我國鈦工業的搖籃和旗幟。是中國鈦、鋯國標、軍標、行規的制定者，代表著我國鈦、鋯材加工技術的最高水平，是“中國鈦谷”和“國家高技術新材料產業基地”的龍頭企業。目前，公司主導產品鈦材年產量已位居世界同類企業第二。

我國第一顆氫彈的爆炸成功、第一艘核潛艇的勝利下水、第一顆軟著陸衛星順利返回地面、首次向太平洋海域成功發射運載火箭、 “嫦娥”奔月成功都有寶鈦集團的功績。系列殲擊機、直升機、各型運載火箭、衛星、系列導彈和神舟飛船，以及核動力船舶等都使用了寶鈦集團研制生產的鈦及鈦合金稀有金屬材料。它不僅使中國擺脫了重點型號和武器裝備關鍵材料受制于人的局面，豐富了我國航空用鈦合金材料體系，而且大大提升了我國軍事裝備水平和國產化能力，為國防現代化建設和尖端科技發展做出了巨大貢獻。

二、標準編制原則和確定標準主要內容的論據

1、標準編制原則

本標準在編制時，主要參考了寶鈦集團企業標準、協議標準、內控標準及國外相關棒材標準，結合市場調研，完成了標準征求意見稿。同時，項目組確定出以下主要原則：

a) 標準應嚴格按照GB/T1.1-2009《標準化工作導則第一部分：標準的結構與編寫》的規定格式進行編寫。

b)所列材料均為已大量批產并廣泛使用的牌號。

c)產品的技術指標應均得到相應印證，確保合理性。

2、確定標準主要內容的論據

2.1 材料熔煉

因鑄錠質量對鈦合金棒材質量有重要影響，因此本標準依據N/BS5302、N/BS5303《鈦及鈦合金棒》等標準對材料熔煉建立了相應規定。棒材生產用鑄錠應經多次熔煉，熔煉次數應不少于兩次。首次熔煉可使用自耗電極、非自耗電極、電子束冷床爐或等離子體冷床爐熔煉。隨后的一次或多次熔煉應采用真空自耗電弧爐熔煉，且最后一次熔煉不允許添加任何元素。

2.2 化學成分

本標準的化學成分直接引用GB/T3620.1-2007《鈦及鈦合金牌號和化學成分》及GB/T3620.2《鈦及鈦合金加工產品化學成分允許偏差》。

2.3 交貨狀態

本標準鑒于產品規格范圍較大，部分產品對訂購方屬于坯料標準，后續還需進行熱加

工，故規定棒材交貨狀態為熱加工態。

2.4 規格及性能

本標準規定各牌號的規格如下表1：

本標準規定了高溫鈦合金棒材的室溫、高溫拉伸性能。

本標準規定的棒材的最小規格為D12mm。典型牌號具體指標及制定依據如下：

1) TA7

試樣熱處理制度：參照GB/T2965-2007《鈦及鈦合金棒材》為定750℃~850℃，保溫1h~3h，空冷。

室溫力學性能指標見表2：本標準規定的強度指標與XJ/BS5434-2010《TA7和TC2鈦合金大規格棒材技術協議》相同。但由于試樣取樣為橫向，塑性比縱向低，所以按照規律，塑性指標降低了20%。

高溫力學性能指標表3： XJ/BS5434-2010均相同。

從數批大規格棒材積累的數據看，性能可穩定滿足上述指標和使用要求，以上指標制訂合理。

2) TA13

試樣熱處理制度：參照GB/T2965-2007《鈦及鈦合金棒材》和XJ/BS5246-2002《Ti-230合金軋環件用環坯技術條件》，定為780℃~800℃，保溫0.5h~2h，空冷(GB/T2965-2007為780℃~800℃，保溫0.5h~2h，空冷；XJ/BS5246-2002為780℃~800℃，保溫>0.5h，空冷)。

室溫力學性能指標見表4：與Q/BS5320-2007《鈦合金大規格棒材》中規格￥100~山250mm的指標相同。

從數批大規格棒材積累的數據看，性能可穩定滿足上述指標和使用要求，以上指標制訂合理。

3) TA15

試樣熱處理制度：參照GJB3763A-2004《鈦及鈦合金熱處理標準》， 為700℃~850℃，保溫1h~4h，空冷(與XJ/BS5267-2003《TA15鈦合金棒材協議標準》、XJ/BS5231-2008《TA15鈦合金棒材技術條件》及XJ/BS5288-2004《TA15合金棒材協》相同規定相同)。

室溫力學性能指標見表5： 中100~中150mm參照XJ/BS5267《TA15鈦合金棒材協議標準》、XJ/BS5203-2011《TA15合金棒材》及XJ/BS5231-2008《TA15鈦合金棒材技術條件》指標制定；中150~中300mm性能與XJ/BS5339-2006《航空用TA15鈦合金大規格棒材技術條件》中中300~中400mm規格性能完全相同。

高溫力學性能(抗拉強度、持久)指標見表5：與XJ/BS5157-2006《TA15鈦合金棒材》和XJ/BS5339-2006《航空用TA15鈦合金大規格棒材技術條件》的相同。

從數批大規格棒材積累的高溫性能實測數據看，可以滿足要求。

4) TA18

試樣熱處理制度：參照GJB3763A-2004《鈦及鈦合金熱處理》， 為600℃~815℃， 保溫1h~3h， 空冷。比MIL-H-81200B《鈦及鈦合金熱處理》規定的范圍(650℃~790℃，保溫1h~3h，空冷)寬。

室溫力學性能指標見表6：與XJ/BS5194-2000《航空用鈦合金棒材技術條件》中小75~90mm的橫向指標完全相同。ASTM 348中規定直徑不大于3英寸(75mm) 的指標為：Rm≥

620MPa， Rp 0.2≥483MPa， A4D≥15%， Z≥25%。

高溫力學性能(抗拉強度、持久)指標：與XJ/BS5194-2000《航空用鈦合金棒材技術條件》中D75~90mm的橫向指標完全相同。

從數批大規格棒材積累的數據看，性能可穩定滿足上述指標和使用要求，以上指標制訂合理。

5) TA19

試樣熱處理制度：參照XJ/BS5195-2000《Ti6242合金棒材技術協議》，定為955℃~985℃， 保溫1h~2h， 空冷； 575℃~605℃， 保溫8h， 空冷。與GJB3763A-2004規定(Tβ-15~

30℃，保溫1h~2h，空冷；595℃，保溫8h，空冷)基本一致。

室溫力學性能指標見表7：參照XJ/BS5195-2000《Ti-6242合金棒材技術協議》中直徑不大于山130mm的指標制定。但由于試樣取樣為橫向，塑性比縱向低，所以按照規律，塑性指標降低了20%。

高溫力學性能(抗拉強度、持久、蠕變)指標見表7：與XJ/BS5195-2000《Ti-6242合金棒材技術協議》中直徑不大于D130mm的指標完全相同。

該牌號目前生產最大規格為中300mm，所有指標均能滿足XJ/BS5195-2000。

從數批大規格棒材積累的數據看，性能可穩定滿足上述指標和使用要求，以上指標制訂合理。

6) TC1

試樣熱處理制度：參照GB/T2965-2007《鈦及鈦合金棒材》及XJ/BS5149-2005a《TC1鈦合金棒材技術條件》， 定為700℃~850℃， 保溫1h~3h， 空冷。比GJB3763A-2004規定

(700℃~800℃，保溫1h~2h，空冷)的范圍寬。

室溫力學性能指標見表8：較XJ/BS5149-2005a《TC1鈦合金棒材技術條件》中中100~中280mm規格強度一致，塑性略有降低。

高溫力學性能指標見表8：與XJ/BS5164-2001《TC1和TC2棒材補充協議》相同。

從數批大規格棒材積累的數據看，性能可穩定滿足上述指標和使用要求，以上指標制訂合理。

7) TC2

試樣熱處理制度：參照GB/T2965-2007《鈦及鈦合金棒材》，定為700℃~850℃，保溫1h~3h，空冷。

室溫力學性能指標見表9：與XJ/BS5434-2010《TA7和TC2鈦合金大規格棒材技術協議》相同。因試樣取樣差異，塑性指標較GB/T2965降低了20%。

高溫力學性能(抗拉強度、持久)指標見表9：與XJ/BS5434-2010《TA7和TC2鈦合

金大規格棒材技術協議》中中250~中300mm指標及XJ/BS5164-2001《TC1和TC2棒材補充協議》指標相同。

從前期積累的生產數據看，棒材質量可穩定達標且能很好滿足使用要求。

8) TC4

試樣的熱處理制度：參照GJB3763A-2004(比GB/T 2965的熱處理溫度范圍寬) ， 定為700℃~850℃，保溫1h~2h，空冷。

室溫力學性能指標見表10：D100~D150mm指標與XJ/BS5393-2008《TC4鈦合金棒材技術條件》中規格①100~150mm指標相同；D150~①300mm指標與XJ/BS5427-2009《TC4鈦合金大規格棒材技術條件》中規格中350~①500mm指標及XJ/BS5429-2009《TC4鈦合金大規格棒材技術協議》中規格中250mm指標相同。

高溫力學性能(抗拉強度、持久)指標見表10：與XJ/BS5393-2008《TC4鈦合金棒材技術條件》中規格D100~150mm指標相同。本標準對中100~小300mm棒材引用本標準。前期生產數據表明，實物性能均能穩定達到該指標。

大批量生產檢驗數據表明，實物性能均能穩定達到以上指標并可滿足使用要求。

9) TC6

試樣熱處理制度：普通退火制度參照XJ/BS5167-2004《航空用TC6鈦合金棒材》，為800℃~850℃，保溫1h~2h，空冷；雙重退火制度參照GB/T2965-2007《鈦及鈦合金棒材》的規定，為860℃~880℃，保溫1~3h，爐冷至650℃，保溫2h，空冷。鑒于大規格棒材性能通常采用雙重退火，本標準推試樣坯熱處理采用雙重退火，定位860℃~920℃，保溫1~3h，隨爐(或轉爐)冷至600℃~650℃，保溫2h，空冷。

室溫力學性能指標見表11：與XJ/BS5167-2006中D110~150mm及XJ/BS5352-2008《TC6大規格棒材協議》中中100~250mm規定的橫向指標基本相同。

高溫力學性能(抗拉強度、持久)指標見表11：與XJ/BS5167和XJ/BS5352-2008中規定的指標相同。

從數批大規格棒材積累的數據看，性能可穩定滿足上述指標和使用要求，以上指標制

訂合理。

10) TC8

試樣熱處理制度：N/BS(Y)5314-2009《TC8鈦合金棒材技術條件》，定為900℃~950℃，保溫1h~4h，空冷；570℃~600℃，保溫1~3h，空冷。

室溫力學性能指標見表12：參照N/BS(Y)5314-2009《TC8鈦合金棒材技術條件》規定的規格范圍為中150~中250mm橫向性能制定。

高溫力學性能指標見表12：參照與N/BS(Y)5314中規定的指標制定。

從數批大規格棒材積累的數據看，性能可穩定滿足上述指標和使用要求，以上指標制訂合理。

11) TC9

試樣熱處理制度：參照GB/T2965-2007《鈦及鈦合金棒材》，規定為950℃~1000℃，保溫1h~3h，空冷；530℃~580℃，保溫2h~12h，空冷(GB/T2967-2007為950℃~1000℃，保溫1h~3h，空冷；520℃~540℃，保溫6h，空冷)。

室溫力學性能指標見表13：參照GB/T2965-2007《鈦及鈦合金棒材》。該標準的力學性能本為中90mm以下棒材的指標。

高溫力學性能指標見表13：與Q/BS5320-2013《鈦合金大規格棒材》相同。

從數批大規格棒材積累的數據看，性能可穩定滿足上述指標和使用要求，以上指標制訂合理。

12) TC10

試樣熱處理制度：結合GJB3763A-2004《鈦及鈦合金熱處理》和GB/T 2965-2007《鈦及鈦合金棒材》的規定， 為700℃~850℃， 保溫1h~3h， 空冷。GJB3763A-2004為710℃~

850℃，保溫1h~2h，空冷；GB/T2965-96為700℃~800℃，保溫1h~3h，空冷。

室溫、高溫力學性能指標見表14：與Q/BS5320-2007《鈦合金大規格棒材》中D100~①250mm規格指標相同該牌號國內需求雖較少，但國外市場較好。

13) TC11

試樣熱處理制度：參照GJB3763A-2004， 定為940℃~960℃， 保溫1h~2h， 空冷； 520℃~540℃，保溫6h，空冷。首次退火溫度允許在β轉變溫度以下30℃~50℃范圍內調整。

與GB/T2965-2007《鈦及鈦合金棒材》、XJ/BS5392-2008《TC11鈦合金大規格棒材技術協議》及XJ/BS5446-2010《TC11鈦合金棒材技術條件》相同。

室溫力學性能指標見表15：100~D150mm指標與XJ/BS5446-2010《TC11鈦合金棒材技術條件》 中 100~山150mm規定的指標相同； ￥150~250mm指標參照XJ/BS5446-2010《TC11鈦合金大規格棒材技術條件》中D150~230mm規定的指標與XJ/BS5392-2008《TC11鈦合金大規格棒材技術協議》指標制定。

高溫抗拉強度、持久指標見表15：與XJ/BS5392-2008《TC11鈦合金大規格棒材技術協議》、GB/T2965規定的指標完全相同，但GB/T2965的指標僅適用于直徑不大于中90mm的棒材。

大批量生產檢驗數據表明，實物性能均能穩定達到以上指標并可很好滿足使用要求。

14) TC17

試樣熱處理制度：參照XJ/BS5127-95《航空用Ti-17鈦合金大規格棒材試制批技術條件》和XJ/BS5435-2010《TC17鈦合金大規格棒材技術協議》，定為830℃~850℃，保溫1h~4h，空冷；790℃~810℃，保溫4h，水冷；620℃~640℃，保溫8h，空冷。

室溫及高溫力學性能指標見表16：參照XJ/BS5435-2010《TC17鈦合金大規格棒材技術協議》中規格中200~D350mm橫向性能指標制定。

該牌號大規格棒產量較大，大批量生產檢驗數據表明，實物性能均能穩定達到以上指標并可很好滿足使用要求。

15) TC18

試樣熱處理制度：參照XJ/BS5338-2006《TC18鈦合金棒材技術條件》和XJ/BS5382-2008《TC18鈦合金大規格棒材》，規定為820℃~850℃，保溫1h~3h，爐冷至740℃~760℃，保溫1h~3h，空冷；500℃~650℃，保溫2h~6h，空冷(XJ/BS5338-2006及XJ/BS5246-2002相同，為820℃~850℃，保溫1h~3h，爐冷至740℃~760℃，保溫1h~3h，空冷；500℃~650℃，保溫2h~6h，空冷)。

室溫力學性能指標見表17：與XJ/BS5382-2008《TC18鈦合金大規格棒材》規定的規格范圍為D150~中350mm橫向性能相同。

16) TC19

試樣熱處理制度：參照XJ/BS 5420-2009《Ti 6246鈦合金棒材技術條件》及AMS 4981《Ti6246棒材》，定為815℃~915℃，保溫1h~2h，空冷；575℃~605℃，保溫4~8h，空冷。

室溫及高溫力學性能指標見表18：室溫力學性能結合XJ/BS5420-2009《Ti6246鈦合金棒材技術條件》中規格D100~①150mm的橫向指標與實測數據制定；高溫力學性能結合AMS 4981及相應實測數據制定。

17) TC25

試樣熱處理制度：參照XJ/BS5325-2006《BT25鈦合金鍛制棒材技術協議》、XJ/BS5399-2008《BT25鈦合金鍛制棒材技術條件》及XJ/BS5316-2006《BT25鈦合金鍛制棒材技術條件》，定為950℃~970℃，保溫1h~4h，空冷；530℃~570℃，保溫6h，空冷。

首次退火溫度允許在β轉變溫度以下30℃~50℃范圍內調整；

室溫、高溫力學性能指標見表20：與XJ/BS5325-2006完全相同。XJ/BS5325-2006規定的規格范圍為D150~250mm。較XJ/BS5399-2008《BT25鈦合金鍛制棒材技術條件》及XJ/BS5316-2006《BT25鈦合金鍛制棒材技術條件》相應規格指標塑性略低。

2.5 超聲波探傷

棒材應進行超聲波探傷。超聲波探傷應符合GB/T5193的規定，其驗收級別見表21。

2.6 金相檢驗

低倍組織：橫向低倍組織不應有裂紋、縮尾、氣孔、金屬或非金屬夾雜、影響使用的偏析及其他目視可見的冶金缺陷。橫向低倍組織不應有目視可見的清晰晶粒。

顯微組織：顯微組織為兩相區加工產生的組織，無完整的原始B晶界。組織可為在轉變的β基體上的等軸a組織，或等軸a和拉長a組織，以及部分破碎和扭曲的晶界a及片狀a組織.

2.7 表面狀況

根據超聲波檢驗對棒材表面質量的要求和實際生產水平，規定了機加工棒材表面粗糙度要求Ra值不大于3.2μm。

2.8 外觀質量

棒材表面不允許有裂紋、折疊等缺陷。棒材表面的局部缺陷應予以清除，清理深度不超過棒材的相應尺寸允許偏差之半；且其清除部位的深度與寬度之比應不大于1：8。

棒材表面允許存在不大于直徑允許偏差之半的個別輕微劃傷、壓痕、啃傷、麻點等缺陷。

三、標準水平分析

3.1采用國際標準的程度

本標準參考了ASTM B 348、AMS 4967、AMS 4928、OCT 190107等標準制定。其中尺寸規

格及相應力學性能指標與國外標準一致或更嚴，進一步提高了產品的質量水平。

3.2國際、國外同類標準水平的對比分析

在國外先進標準(ASTM B 348、AMS 4967、AMS 4928等) 中， 一般僅對直徑不大于152.4mm

的棒材的力學性能有強制性指標考核，更大規格的棒材則由供需雙方協商。但在國際幾個

著名航空公司和發動機廠，均都有自己的企業標準規定了大規格棒材的技術要求，如波音

公司的BMS 7-348， Ti-6Al-4V鈦合金棒材的最大規格為508mm， SNECMA公司的企業標準

DMD 0776-24， 規定的最大規格也達500mm。國外大規格棒材的采購一般采用這些企業標準。

部分常用牌號的國外標準指標見表22、表23：

通過上述綜合分析，本標準的制定達到了國際先進水平。

四、與有關的現行法律、法規和強制性國家標準的關系

該標準的制定符合現行法律、法規的要求，本標準與其他強制性國家標準無矛盾與不

協調之處。

五、重大分歧意見的處理經過和依據

無。

六、標準作為強制性或推薦性標準的建議

鑒于國內目前沒有關于航空航天用高溫鈦合金棒材專用的國家標準，因此建議該標準

作為推薦性國家標準。

七、貫徹標準的要求和措施建議，包括：組織措施、技術措施、過渡辦法

無。

八、廢止現行有關標準的建議

無。

九、其他應予說明的事項

無。

十、預期效果

本標準是新制定國家標準，具有普遍性、廣泛性和適用性。本標準的實施，將為航空航天用高溫鈦合金棒材質量控制提供指導，在滿足國內需求的同時提高了在國際市場上的競爭實力；同時可促進該行業的健康、可持續發展，進一步提高和完善我國航空航天鈦合金棒材生產及裝備技術水平，對我國鈦行業的發展會產生重要的影響。

航空航天用高溫鈦合金棒材標準編制組

2018年5月