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近五年钛合金材料研发和应用进展

2021-03-03 10:53:29 244

导读:钛合金因具有比强度高、耐腐蚀、耐高温、耐低温、无磁、可焊、生物相容性好等优异的综合性能,在航空、航天、核工业、兵器、海洋、石油、化工、医疗、日常生活等众多领域都有着重要的用途。近5年国内钛行业工艺、技术和产品等得到提升。

  一、主要工程技术进展

  钛材产量由2015年的4.86万吨上升到2019年的7.53万吨,增长了55%。

 ?。?)多种钛合金材料成功用于我国重要工程。高强高韧损伤容限钛合金TC21和中强高韧损伤容限钛合金TC4-DT实现大规格棒材批量化生产,成功用于我国新型战机等。新型CT20低温钛合金管、板、丝材及管件等成功应用于我国新一代航天器中。特殊耐蚀钛合金Ti35应用于核乏燃料后处理设备。

       (2)钛合金熔炼技术得到提升。实现了SP700、Ti-1023等易偏析钛合金的3~5t级高均质铸锭的工业化制备,掌握了TC4、Ti80、TA15等常用钛合金10t级超大规格高均质铸锭的制备技术。电子束冷床炉熔炼的多组元钛合金扁锭的成分均匀性有明显提升。

       (3)钛合金锻造技术水平迈上新台阶。掌握了TC4、TC21、TC18、TC4-DT、TA15等常用钛合金高品质大规格锻坯及棒材的稳定化制备技术。

       (4)钛合金板材制备技术得到提升。TC4、TC4 ELI、Ti70、TA5等钛合金板材获得成功应用??⒊龊娇沼酶咂分蔜C4钛合金厚板生产新工艺??⒊龀蠊娓耦押辖鸷癜逯票腹ひ?,制备出国内最大规格及单重的TC4钛合金厚板,满足深??占湔竞徒⒋茸氨付猿蠊娓耦押辖鸸辜男枨?。实现细晶TC4和TA15等钛合金超塑板材的批量应用。

开发出低成本高强度Ti-5322钛合金板材制备技术,开发出装甲用TC4钛合金板材制备工艺,并将其拓展应用于高尔夫球头。

       (5)大口径钛及钛合金无缝管材及弯管制备技术得到提升。制备出合格的大口径钛及钛合金无缝管材及弯管,如TA2的外径大于200mm、长度大于3m的无缝管;Ti-75、Ti80和TC4的外径大于260mm、长度大于3m的无缝管。

 ?。?)钛合金型材及深加工制品制备技术得到提升。制备的钛膈膜、钛毛细管、环形气瓶、球形储箱、药型罩、丝材、各种管件等制品尺寸和性能稳定性得到提升。

       二、主要新合金的研制和应用进展

 ?。?)研制出强度为800MP、900MPa、1000MPa级的钛合金以及放射性快速衰减的钛合金,制备出合金棒材、板材、管材等。

 ?。?)新研制的Ti-60高温钛合金用于我国新型航空发动机工程化阶段。

 ?。?)开发出Ti-1300、TB15、TB17、TB18、Ti-7333、Ti-5321等航空、航天用高强韧钛合金。

 ?。?)开发出M36合金,用于制备多功能战斗部,开发出Ti-6432、TR154等低成本钛合金。

 ?。?)开发出Ti-60、Ti-65、Ti-650等高温钛合金,高强高韧损伤容限钛合金TC21,中强高韧损伤容限TC4-DT,阻燃钛合金Ti-40,低温钛合金CT20,超高强韧钛合金Ti-1300,高强钛合金Ti-26,低成本钛合金Ti-12LC,乏燃料后处理工程用特种耐蚀钛合金Ti-35,船用钛合金Ti-70等。

  三、钛合金材料的发展方向

 ?。?)钛合金材料的成本需要进一步优化。通过工艺流程再造、工艺技术变革、高效短流程工艺、残废料大量回收使用、低成本的新工艺和新技术的应用、全流程设计、低成本钛合金研发等等多个环节,降低钛合金材料的成本。

 ?。?)面向国家重大需求和国际前沿技术及满足国防新要求,开展新合金、新技术、新材料、新产品研发,强化原创性理论研究及应用基础研究。

 ?。?)大力发展“高、精、尖” 产品和深加工制品的制备技术,攻克高端产品,满足应用需求,如高强度管材、薄壁型材、箔材、高质量超长管、超大规格棒材、宽幅厚板/薄板、高质量丝材、膈膜、各类型管件、球形储箱、环形气瓶、药型罩、紧固件等。

 ?。?)强化钛合金近净成形技术研究及应用。

 ?。?)精简钛合金牌号,发展主干钛合金,避免重复研究。

 ?。?)建立钛合金材料数据库及合金设计的专家系统,通过集成计算,指导新合金设计。


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