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鈦及鈦合金型材研究狀況

[ 信息發布:本站 | 發布時間:2019-03-19 | 瀏覽:216次 ]

江西时时彩 www.quspy.com 鈦及鈦合金材料具有低密度、輕質量、高比強度、低溫性能和高溫性能良好、抗蝕性能優異等諸多優點。隨著鈦及鈦合金應用領域的不斷拓展,鈦及鈦合金型材從小到眼睛架、表鏈,大到航空、航天、海洋、化工等領域均已成熟應用。鈦及鈦合金因易受H、O、N等氣體元素污染、加工抗力大、熱成型溫度范圍窄等原因,生產大規格、變斷面型材的難度較大,生產成本較高。

目前,我國主要以機械加工的方式生產部分異型材和變斷面鈦合金型材,導致加工量巨大,金屬利用率低下,資源浪費嚴重。相比而言,利用在封閉擠壓筒中進行的熱擠壓工藝成為一種生產鈦合金型材的先進方法 。

一、鈦及鈦合金型材現狀

1、俄羅斯

俄羅斯對鈦及鈦合金型材開展了大量工作,從1953年開始研發航空發動機隔框型材、翼翅型材和壁板等各種鈦合金型材。早在1965年就建立了以玻璃潤滑劑為基礎生 0T4Ti-4Al-1.5Mn)、OT4-1Ti-2Al-1.5Mn)、BT3-1Ti-6Al-2.5Mo-1.5Cr-0.5Fe-0.3Si)、BT6Ti-6Al-4V)和BT8Ti-6.5Al-2.53.3Mo-0.3Si)等鈦合金型材的熱擠壓工藝。擠壓薄壁型材主要有0T4Ti-4Al-1.5Mn)、OT4-1Ti-2Al-1.5Mn)、BT5Ti-5Al)、BT14Ti-5Al-3Mo-1V)等鈦合金材料,擠壓變斷面型材主要有BT3-1Ti-6Al-2.5Mo-1.5Cr-0.5Fe-0.3Si)、BT20Ti-6.5Al-1Mo-1V-2Zr-0.15Si)、BT22Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe)等高強度鈦合金材料,鈦合金型材典型力學性能見表1。

俄羅斯對鈦合金型材的研究結果表明,采用拉伸方法精整擠壓薄壁型材可使型材表面質量提高一級,尺寸公差減小三分之一 ;采用階段變斷面型材的擠壓工藝可使金屬利用率提高一倍,并使機加量減少五分之四 。

2、美國

1948年鈦金屬的工業化生產開始,1950年美國首次在F-84戰斗機上用鈦合金制作隔熱板、導風罩、機尾罩等非承力構件后,伴隨著鈦金屬的工業化發展美國利用熱擠壓成型技術開始了鈦合金型材的應用研究,特別是從1954年第一個實用型鈦合金Ti-6Al-4V研制成功后美國鈦工業開始了快速發展。

在鈦及鈦合金型材的研究方面,早在1968年就形成了航空用鈦及鈦合金型材的專用生產規范,主要有CP-1、CP-2、CP-3、CP-4、A-1Ti-5Al-2.5Sn)、A-2Ti-5Al-2.5Sn ELI)、A-4Ti-8Al-1Mo-1V)、AB-1Ti-6Al-4V)、AB-2Ti-6Al-4V ELI)、AB-3Ti-6Al-6V-2Sn)、AB-4 Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo)等鈦合金材料,目前,美國RMI公司掌握著大規格鈦合金型材的領先生產水平,生產的鈦合金型材廣泛用于航空、航天、石油化工等領域。鈦及鈦合金型材典型力學性能要求見表2。

3、中國

1971年寶鈦集團有限公司從德國引進3150t臥式擠壓機投產開始,我國進行了鈦合金熱擠壓工藝技術的研究,可擠壓出簡單斷面的多種鈦合金型材。2009年寶鋼特鋼從德國引進了6000t擠壓機,提升了我國熱擠壓鈦合金型材的生產裝備水平。

2011年航空工業領域對TC4型材的冷拉技術進行了創新性試驗,并初步取得了成功。2014年寶鈦集團有限公司在3150t臥式擠壓機上成功擠制出TC4T”型鈦合金型材,突破了航空航天用TC4鈦合金型材及零件研制中的多項關鍵技術難題,并研制出型號工程用鈦合金型材。

目前,我國對鈦合金型材的研制生產主要集中在TA7Ti-5Al-2.5Sn)、TA15Ti-6.5Al-1Mo-1V-2Zr-0.15Si)、TC2Ti-4Al-1.5MnTC4Ti-6Al-4V)、TC10Ti-6Al-6V-2Sn-0.5Cu-0.5Fe)等鈦合金材料,并獲得了實際應用。

二、我國鈦及鈦合金型材研制中存在的問題

1、從上世紀七十年代開始我國對鈦及鈦合金型材熱軋工藝和熱擠壓工藝進行了探索性研究,相比國外在上世紀六十年代已掌握熱擠壓鈦合金復雜斷面型材的生產技術,我國長期以來主要集中在“L”、“T”和“U”型等簡單斷面鈦合金型材的研究中。

2、從我國對鈦及鈦合金產品的研究過程中,可以看出在近年來才對型材生產工藝的研究較為活躍,也首次開創了冷拉型材的工藝試驗,但因鈦合金材料屈強比和變形抗力較大等原因還存在較多工藝難題。

3、我國雖然已掌握了部分鈦合金型材的生產技術,但至今未形成鈦及鈦合金型材的生產規范,長期缺乏規范的技術要求和一致的質量檢驗,致使鈦及鈦合金型材的產品質量良莠不齊,也缺乏應用市場的競爭力。

三、結語

1、鈦合金型材作為一種近終形的半成品零部件,加工余量少結構效益高,綜合性能優異,具有很大的市場潛力。

2、目前我國民用的部分鈦合金型材可以實現國產化,但對服役條件苛刻的航空、航天用鈦合金型材主要依靠進口,易受各種條件的制約。隨著我國航空、航天工業的快速發展,對關鍵件所需鈦合金型材的批量生產急需建立穩定的生產工藝,制定統一的生產規范和質量判定的檢驗要求。

3、我國應在已掌握部分簡單斷面鈦合金型材生產技術的基礎上,對復雜斷面鈦合金型材熱擠壓變形中的潤滑條件、金屬應變狀態和流向行為等進行重點研究。

4、近年來,我國在鈦合金研制方面熱衷于開發新合金拓展新工藝,但對老牌鈦合金性能潛力的持續挖掘明顯不足,在產品開發升級的過程中會遇到各種難題,對其綜合性能的控制也有不足之處。

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