GJB/TA15钛合金

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GJB/TA15钛合金

GJ B 中华人民共和回国家军用标准FL 6210 GJB 2744A - 2007 代替 GJB 2744- 1996 航空用铁及钦合金锻件规范Specification for titanium and titanium alloy forgings for aerospace 2007 - 05 - 22 发布 2007 - 11 - 01 实施国防科学技术工业委员会发布目。本规范代替 GJB 2744- 1996 <<航空用铁及铁合金自由锻件和模锻件规范》。本规范与 GJB 2744 - 1996 相比主要有以下变化:GJB 2744A - 2007 a) 规范名称简化为"航空用铁及铁合金锻件规范"，范围中仍然保留自由锻件和模锻件 ;b) 增加 TA15 、 TA19 、 TCl 、 TC2 ， TC18 、 TB6 等 6 个铁合金，井增加锻件的化学成分 ;c) 将原规范"适用于铁及铁合金的重量不大于 60kg 的通用类锻件 " 修改为"适用于质量不大于150k g 的、非转动结构用铁及铁合金的通用类锻件";d) 在合金的熔炼次数中，增加了 (( TAI5 、 TCll 、 TC18 和 TB6 铁合金采用三次熔炼"的要求;e) 取消了原规范锻件的热处理制度，改为按 GJB 3763A - 2006 规定进行 ;。在室温力学性能表中，增加了新增合金的力学性能。 TC4 合金部分补充了皿 5432 - 1989 中规定的技术要求， TC6 合金也增加了性能要求内容。增加了 TA15 、 TA19 合金的高温力学性能要求:g) 增加了铁合金低倍组织评级图和显微组织评级图及相关要求:h) 增加了超声波检验质量等级的要求。本规范由中国航空工业集团公司提出。本规范由中国航空综合技术研究所、北京航空材料研究院归口。本规范起草单位:中国航空工业集团公司北京航空材料研究院、沈阳飞机工业 ( 集团 ) 有限公司、陕西红原航空锻铸工业公司、铁集团有限公司。本规范主要起草人:吴崇周、王宝善、温国华、李兴无、王庆如、刘东升、张平辉、黄永光。本规范于 1996 年 10 月*发布。 GJB 2744A - 2007 航空用铁及钦合金锻件规范1 范围本规范规定了航空用 TAl 、 T A2 、 T A3、 TA 7 、 TA15 、 TA19 、 TCl 、 TC2 、 TC4 、 TC6 、 TCll 、 TC18 、τ 'B 6 铁及铁合金自由锻件和模锻件 ( 以下简称锻件 ) 的要求、质量保证规定和交货准备等。本规范适用于质量不大于 150kg 的、非转动结构用铁及铁合金的通用类锻件。2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本规范的引用而成为本规范的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单 ( 不包含勘误的内容 ) 或修订版均不适用于本规范，然而，鼓励根据本规范达成协议的各方研究是否可使用这些文件的新版本。凡是不注目期的引用文件，其新版本适用于本规范。GB / T228 金属材料室温拉伸...

GJB/TA15钛合金研究TA15合金在4个典型温度1 020、1 000、900、800℃以及水淬、空冷和炉冷3种冷却方式下的相变、组织与性能的关系。结果表明:随着冷却速度的降低,1 020℃热处理合金的显微组织由马氏体α′相向针状(α+β)相和片状(α+β)相转变,970℃及900℃热处理后则由初生α+马氏体α相向初生α+针状(α+β)和等轴α+晶界β演变,800℃热处理后只有α和β两相组织;在1 020～900℃

产品规格及生产许可证书

产品名称	产品规格（单位：mm）	常用标准	常用牌号
棒材	锻造棒材φ90-φ400 轧制棒材φ8-φ90	GB/T3621-2007 GB/T2965-2007 GB/T13810-2007 GJB2505A-2008 GJB2218A-2008 GJB2219-2008 GJB2220-2008 GJB494A-2008 GJB1538A-2008 GJB2744A-2007 其它等	TA2、TA4、TA7、TA15、TB2、TB3、TB4、TB6、TB10、TC1、TC2、TC4、TC6、TC10、TC11、TC16、TC17、TC18、TC25
板材	轧制热板(4.0-8.0)X(650-1000)X(1000-2000) 轧制冷板(0.8-4.0)X(700-1000)X(1000-2000)
饼件	F300-800X ³100
环件	各种规格
扁材	(40-50)X(130-200)
丝材	各种规格

航空、航天用钛合金

钛合金是航空航天工业中使用的一种新的重要结构材料，比重、强度和使用温度介于铝和钢之间，但比强度高并具有优异的抗腐蚀性能和超低温性能，使得钛合金在航空、航天领域的用量越来越大。钛合金在航空发动机中的用量一般占结构总重量的20%～30%，主要用于制造压气机部件，如锻造钛风扇、压气机盘和叶片、铸钛压气机机匣、中介机匣、轴承壳体等。航天器主要利用钛合金的高比强度，耐腐蚀和耐低温性能来制造各种压力容器、燃料贮箱、紧固件、仪器绑带、构架和火箭壳体。人造地球卫星、登月舱、载人飞船和航天飞机也都使用钛合金板材焊接件。

航空、航天用钛合金主要牌号、用途及产品
牌号	用途	主要产品
TC4	发动机风扇盘、压气机盘	锻造棒材、锻件、轧材、板材
TC6	压气机盘、叶片、紧固件等	锻造棒材、轧材
TC10	压气机盘、叶片等	锻造棒材、轧材
TC11	压气机盘、叶片、鼓筒等	锻造棒材、锻件、轧材
TC16	铆钉丝	丝材
TA7	压气机机匣、高压气体容器	锻造棒材、锻件、板材
TA15	发动机零件、飞机结构件等	锻造棒材、轧材、板材

产品应用展示

材料牌号			TC11
主要特性			比强度高，中温性能好、耐腐蚀性能好、质量轻、屈服强度高、疲劳强度大等优点，可在500℃以下长期使用。					主要应用			主要用于航空发动机的压气机盘、涡轮盘、机匣、压气机叶片、紧固件等部件，是航空航天发动机零部件的理想材料，在航空、航天、能源、化工等工业部门获得了广泛的应用。
化学成分 wt%
Al	Mo			Zr		Si			Fe		C	N	H		O
5.8～7.0	2.8～3.8			0.8～2.0		0.2～0.35			≤0.25		≤0.08	≤0.05	≤0.012		≤0.15
冶炼方法
电极压制+三次真空自耗
力学性能（Φ28轧棒纵向）
热处理制度：950℃´1h；空冷+ 530℃´6h；空冷。
室温（20℃）		σb MPa			σ0.2 MPa		A %			Z %		Ak J		HBd
		1133			1054		16.0			46		49		3.3
		1138			1065		18.0			50		44.3		3.34
高温（500℃）		795			—		20			66		σ（640 ） MPa ³35h		合格
		795			—		20			65.5				合格
500℃´100h 热暴露		1136			1078		17.0			47.0		—		—
		1125			1063		16.5			46.0		—		—

材料牌号			TA15
主要特性			该合金具有较好的综合性能和热稳定性、焊接性能良好，可在500℃以下长期使用。						主要应用			主要用于后机身主承力件等主要结构件、发动机的机匣、异型铸件等。
化学成分 wt%
Al	Mo			V		Zr		Si		Fe		C	N	H		O
5.5～7.1	0.5～2.0			0.8～2.5		1.5～2.5		≤0.15		≤0.25		≤0.08	≤0.05	≤0.015		≤0.15
冶炼方法
电极压制+三次真空自耗
高倍照片（Φ250棒高低倍）
力学性能（Φ250锻棒横向）
热处理制度：850℃´2h，空冷。
室温（20℃）		σb MPa			σ0.2 MPa		A %				Z %		Ak J		HBd
		947			885		15.0				51.0		33.3		—
		976			861		15.5				39.0		37.5		—
高温（500℃）		734			—		19.5				56		σ（470 ） MPa ³50h		合格
		696			—		27				64				合格
500℃´100h 热暴露		1077			949		11.6				35.5		—		—
		1060			946		14.0				28.5		—		—

潜艇及常规兵器应用

1.潜艇及核潜艇需要下潜深和水下隐蔽性好，巨大的船体不能在焊后进行热处理，在风浪和高速行驶下承受巨大的静载荷和动载荷，故要求材料强度高、塑性好、韧性好和抗疲劳性都好。钛合金各个方面来说是好的选择，且钛合金非常适宜做潜艇壳体材料。

同时钛合金无磁性，不易被敌方发现，也不易受磁性水雷攻击。另外，钛合金的透声系数高，适于做声纳导流罩，可提高潜艇的侦察能力等，主要代表牌号有TA7、TA16、TA17、TC4等。

2.常规兵器轻量化是武器的发展方向，轻武器质量减少有利于携带，可提高战斗力；重武器如坦克、战车等轻量化有利于提高机动性等，同时武器使用钛合金后耐蚀性能良好，不生锈，有利于储存，也减少了维修保养费用。

从美国现代坦克的发展趋势可见，为了提高坦克防破甲能力，坦克防护层的层数、厚度和质量不断增加；坦克质量的增加不利于它的行驶和空运，为此用钛合金可有效的为坦克减重，提高作战能力。

钛合金在其它重武器和轻武器上也广泛应用，如在轻型榴弹炮上做许多零部件；在反坦克上做舱机和架体；在干扰弹发射器上做炮身和座板；在和制导炮弹中及在弹尾翼上安装钛记忆合金装置，可的制导和控制。用机枪上减少质量和后坐力等；上制作底板、炮身、底座和支架；做防弹衣、钢盔等。主要代表牌号有TA1、TA7、TA18、TC4、TC9、TC18等。

产品应用展示

材料牌号

TC18

主要特性

具有高强度、高塑性、淬透性好和可焊接等优点，退火状态下的组织中具有数量大致相等的a相和β相，是退火状态下强度高的钛合金，该合金还可用各种焊接方式进行焊接，退火后具有良好的焊接性能，高工作温度为400℃。

主要应用

主要用于飞机机体和起落架的大型承力构件和部件，也可用于制造工作温度不超过350℃的发动机风扇盘和叶片等，也用于制造起落架上的轮叉和扭力臂等重要承力构件。同时也应用于火箭、火炮、、炮弹等。

化学成分 wt%

4.4～5.7

4.0～5.5

0.5～1.5

≤0.15

≤0.30

≤0.08

≤0.05

≤0.015

≤0.18

冶炼方法

电极压制+三次真空自耗

力学性能（模锻件横向）

热处理制度：830℃´2h炉冷到750℃´2h空冷+ 540℃´6h；空冷。

室温（20℃）

σb MPa

σ0.2 MPa

A %

Z %

HBd

1218

1188

3.17

1193

1166

3.14

材料牌号	TA7
主要特性	是目前应用为广泛的不含β稳定元素的钛合金。同其他钛合金相比，在室温下中等强度好，工艺塑性较差，但具有良好的焊接性和较高的热强性?？稍?50℃以下长时间工作，短时间使用温度可达850℃；另一个显著特点是在间隙元素含量较低时，在–253℃的超低温度条件下具有足够的韧性和综合性能，是优良的低温用钛合金。					主要应用		可用于制作推力火箭发动机辐射冷却喷管延伸段；还可以用于制造连接法兰。航空工业中，可用于制造航空发动机如压气机机匣等非转动部件。兵器工业中，可用于座板等部件。超低间隙元素可用于制造低温用部件，如液氢贮箱和低温高压容器等?；箍捎糜谥圃旎蝗绕?，泵、管道、管件、水解设备等。与其他钛合金比较，适用于制造具有中等强度，且需进行焊接的部件。
化学成分 wt%
Al		Sn	Fe		C		N		H		O
4.0～6.0		2.0～3.0	≤0.50		≤0.08		≤0.05		≤0.015		≤0.20
冶炼方法
电极压制+三次真空自耗
Φ36轧棒纵向性能
热处理制度：800℃´2h；空冷。
室温（20℃）		σb MPa		σ0.2 MPa				A %		Z %
		826		784				18.0		39.0
		820		776				17.5		43.0
3.0mm冷板横向性能
热处理制度：800℃´1h；空冷。
室温（20℃）		σb MPa		σ0.2 MPa				A %		弯曲角
		775		761				23.0		>40°
		814		791				23.0		>40°
4.5mm热板横向性能
室温（20℃）		σb MPa		σ0.2 MPa				A %		弯曲角
		785		751				17.5		>40°
		786		753				20.0		>40°

医疗及日常生活等应用

钛具有密度低、有适中的强度、耐蚀性能好；与人体生物相容性好，无毒性；与人体力学相容好，和人体骨头匹配性好；有形状记忆功能和超弹性等一系列特性，适宜在医疗上应用。钛被誉为人体“无毒”材料。

钛是一种综合性能极优的新型人工骨头和关节材料，已用于临床的人工钛关节有髋关节、膝关节、肱骨头、肘关节、股骨头、掌指关节、指间关节、下颌骨和人造椎体等，且临床长期应用疗效良好，应用越来越广泛。钛也是新型的牙体材料，作人造牙根和牙床等；也用于人工心脏瓣膜、脑颅缺损修补、扩胸器、人工心脏等；也应用于手术器械和医疗辅助设备等。

在日常生活中，钛具有密度小、比强度高、弹性好、耐蚀性好，而且外观漂亮等优点。它的自然色就是特殊的银白色，有高档格调，而且经过表面处理后又可改变色彩，呈现鲜艳的金黄色或蓝色。这些综合性能使钛能够在日常生活中既作高级用具，又可作高档的装饰物。因此钛在体育用品和耐久消耗品中获得越来越广泛的应用，越来越受到人们的青睐。如表格所示钛在人类日常生活中的应用举例。

项目	应用举例
体育器材	网球拍、羽毛球拍；高尔夫球的球棒长柄、金属球头；击剑用的面罩；登山用的冰杖、登山钉、螺钉；钓鱼用的绕线架；滑雪用的把手、滑雪板；旅行用自行车车身、各零部件；赛车；足球鞋的底钉等。
耐久消耗品	仪表、钟表、打印机用打印锤、打印轮、照相机的机身、快门；电脑和手机外壳；音响器中的支架、乐器用钛鼓、扩音器震动板；计算机磁盘的硬盘；眼镜架；手表表壳、装饰品、餐具等等。
环境卫生	污水污泥处理装置；废水处理装置；放射性废弃物贮藏装置；粪便处理装置等。

产品应用展示

材料牌号	TC4
主要特性	优异的综合性能和良好的工艺特性，具有中等的室温和高温强度，良好的蠕变抗力和热稳定性，较高的疲劳性能和海水中的裂纹扩展抗力，以及满意的断裂韧性和热盐应力腐蚀性能，以损伤容限原则设计的零部件，具有优良的工艺塑性和超塑性，可采用各种方式进行焊接和机加工。					主要应用		航空航天工业中主要用于制造飞机结构中的各种梁、隔框、滑轨、起落架梁，航空发动机的风扇和压气机盘、叶片，航天火箭的壳体、压力容器，以及各种类型的紧固件。民用行业如电力工业中的燃气轮机叶片、造船工业中的船舶推进器，海洋工程中的近海油田钻井平台，化学工业中的各种耐蚀泵，医学中的人工植入物，各种防弹装甲以及运动器材等。
化学成分 wt%
Al		V	Fe		C		N		H		O
5.5～6.75		3.5～4.5	≤0.30		≤0.08		≤0.05		≤0.015		≤0.20
冶炼方法
电极压制+三次真空自耗
Φ55轧棒纵向性能
热处理制度：700℃´1.5h；空冷。
室温（20℃）		σb MPa		σ0.2 MPa				A %		Z %
		959		909				16.8		49
		948		900				16		54
1.0mm冷板横向性能
热处理制度：830℃´0.5h；空冷。
室温（20℃）		σb MPa		σ0.2 MPa				A %		弯曲角
		1083		963				21		>105°
		1096		985				25		>105°
8.0mm热板横向性能
热处理制度：840℃´1h；空冷。
室温（20℃）		σb MPa		σ0.2 MPa				A %		Z %
		999		955				17		—
		1000		949				15		—

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