鈦合金應用（yòng）情況（kuàng）

鈦合金作為一種重要結構（gòu）金屬，具有密度低、比強度高、耐（nài）腐蝕、耐高溫、無磁（cí）、耐（nài）海水和海洋大氣腐蝕等優良綜合性能，被廣泛應用在航空、航天、艦船、兵器、核、化工、海水（shuǐ）淡化、醫療器械、環境（jìng）保護等領域，對於裝備輕量化，提升裝備服役性能具有重要意（yì）義，是國防強國的重要戰略材料之一。

鈦合（hé）金的（de）類型與性能（néng）有較好的對應關係，如圖1所示。例如，α鈦合金具有較高的耐熱性和可焊性，而β鈦（tài）合金具有較高的室（shì）溫強度和冷（lěng）成形性，α+β兩相鈦合金（jīn）則具有較好的綜合性能。

圖1 各類鈦合（hé）金的主要特征

鈦合金熱處理

熱處理是鈦及鈦（tài）合金加工過程中優化組織和性（xìng）能的重要環節。選擇適宜的（de）鈦及鈦合金熱處理標準及工藝，是鈦及鈦合金產品（pǐn）獲得滿足使用用途的組織和性能（néng）最佳匹配關係的重要條件。

圖2 鈦合金熱處理工藝

目前工（gōng）業上常用的熱處理工藝如下（xià）：

· 普通（tōng）退火：在合金β轉變溫度（dù）以下20℃～250℃的溫度下加熱後空冷或更慢冷。

· 完全退火：在高於再結晶溫度但低（dī）於β轉變溫（wēn）度下加熱、保溫，然後空（kōng）冷或爐（lú）冷的熱（rè）處理。

· 雙重退火：在完全退火後，空冷至合金β轉變溫度以下250℃～450℃的溫度下加熱後空冷。

· 等溫退火：在合金的β轉變溫度以下20℃～160℃的溫度下加熱、保溫，隨後轉移到β轉變溫度以下350℃～450℃的爐中或隨爐冷卻至此溫度保溫後空冷或爐冷。

· β退火：在合金的（de）β轉變溫度以上適當的溫度進行退火。

· 消除應力退火（huǒ）：使（shǐ）產品殘餘應力減少（shǎo）又不引起組織再結晶的熱處理。

· 固（gù）溶（róng）處理：將合金加熱到適當溫度，並在這一溫度保持足夠時間使可溶組分完全溶入固溶體，在淬火以後能保持一種不穩定狀（zhuàng）態的（de）熱處理。

· 時效處理：經固（gù）溶處理後在適當溫度保持足夠時（shí）間，使其（qí）從不穩定固溶體中（zhōng）析出第二相而引起強化的熱處理。也可使（shǐ）合金中的金屬間化合物析出達到高強（qiáng）化。

· 熱等靜壓處理：在密封容器中，通過高溫（wēn）和高壓（氬氣（qì）介質）的同時作用（yòng），使鈦及鈦合金經受高溫和各（gè）向均等的靜壓應力工（gōng）藝過程，以減少（shǎo）或去除鈦及（jí）鈦合金的內部氣孔、疏鬆等缺陷。

鈦合金熱處理標準現狀

1、國內鈦合金（jīn）熱處理標準現狀

我國鈦及鈦合金熱處（chù）理專用標（biāo）準包含1項國家標準、1項國家軍用標準（zhǔn）和3項（xiàng）行業標準（zhǔn），標準中包含的材料牌號、品種、熱處理方式見表1。標準中規定了部分常用鈦合金牌號的熱處理（lǐ）製（zhì）度、設備、工藝（yì）與質量控製等相關要求。

表1 國內鈦及鈦（tài）合金熱（rè）處理標準

2、國外鈦合金熱處理標準現狀

美國

美國鈦及（jí）鈦合金熱處（chù）理行業級以上標準有（yǒu）AMS 2801B-2014《Heat Treatment of Titanium Alloy Parts》和AMS-H-81200D-2014《Heat Treatment of Titanium and Titanium Alloys》，涉及主要牌號、品種及熱處理方式見（jiàn）表2。標準中除相關熱處理製度規定外，還對熱電偶、爐溫均勻性（xìng）控（kòng）製要求、熱處理介質、輔助裝置（zhì）、淬火槽、熱處（chù）理步驟、熱處理後的（de）材料測試步驟做出了（le）規定。

表2 國外鈦及鈦合金熱處理標（biāo）準

俄（é）羅斯

俄羅斯（sī）關於鈦合金通用熱處理標準主要為ПИ1.2.139-80《變形鈦合金零件（jiàn）和組裝單（dān）元的真空熱處理》和No.685-76《變（biàn）形鈦合（hé）金半成品和零件的熱處理（lǐ）》。主要針對俄羅斯常用的ОТ4、ОТ4-0、ОТ4-1、ПТ-7М、ВТ3-1、ВТ6С、ВТ14、ВТ16、ВТ20等變形鈦合金零件和半成品，規定了真空熱（rè）處理製度、質量檢驗、設備、熱處理前零件和工裝的準備等技術要求。采用的真空熱處理方式有除氫退火、不完全退火、完全退火、雙重退火、等溫退火、淬火加時效、時效。

存（cún）在問題

隨著鈦合金在航空、航天、船舶、兵（bīng）器等領域的應用越（yuè）來越廣泛且對其性能和質（zhì）量（liàng）穩定性（xìng）要求越來越嚴格（gé），鈦合金熱處理已作（zuò）為產品質量控製的重點。由於中國（guó）的鈦工業進程起步較晚，標準體係還不（bú）夠健全，鈦及鈦合金熱處理標（biāo）準存在（zài）以下問題：

1）國內（nèi）現（xiàn）有鈦及（jí）鈦合金熱處理專用標準未能覆蓋各領域通用的鈦合金牌（pái）號，標準更新速度慢，已無法滿足武器裝備應用要求。如TA31鈦合金，由於其高強韌、耐（nài）腐蝕、耐衝（chōng）擊、強可（kě）焊性的特點，在船舶、兵器等（děng）領域已得到廣泛的應用，但在鈦及鈦合金熱處理標準中未對TA31鈦合金的熱處理製（zhì）度進行規定。

2）鈦（tài）及（jí）鈦合金熱處理標準對工藝及質量要（yào）求不（bú）全麵，工藝控製、工藝文件、數據記錄、偏離項控製、特殊過程要求是鈦合（hé）金熱處理質量控製的重要環節，但在鈦及鈦合金熱處理標準中未能係統地給（gěi）出（chū）相關要求。如GJB 3763-1999標準中分別在要求、質量保證規定章節對表麵汙染（rǎn）、真（zhēn）空除氫、記錄及不合格品處理提出了要求，對重複熱處理次數（shù）、人員資質、特殊過程等（děng）要求沒（méi）有給出相關規定。

建議

鈦合金熱處理標準是鈦合金生產工藝的重要技術文件，是實現熱處理生產全麵（miàn）管理的有效措（cuò）施。鈦合（hé）金實際生產（chǎn）中主（zhǔ）要以（yǐ）材料（liào）規範中的推薦熱處理製度為主要（yào）參（cān）考（kǎo），輔（fǔ）助以鈦合金熱處理（lǐ）專用標準（zhǔn）及基礎標準規定其工（gōng）藝及質量要求等。鈦合金熱（rè）處理標準需要在完善標（biāo）準技術要（yào）求的（de）同時，加強（qiáng）標準管理及貫徹實施工作（zuò），具體建議如下：

1）及時對標準技（jì）術內容進行修訂（dìng），結合市場需求納（nà）入各領域廣泛使用的通用牌號，同時對熱處（chù）理設備、檢驗、質量控製及技術安全等相關要求進行優化。

2）加強（qiáng）鈦合金熱（rè）處理相（xiàng）關專用標準及基礎標準的貫徹實施工作，標準的製修訂工作後應在實（shí）施（shī）人員及質量人員中做好標準的宣講工（gōng）作，將標準的技術內容（róng）貫徹到鈦合（hé）金熱處理工藝中，與相關材（cái）料規範配合使用，穩定材料生產（chǎn）。