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钛设备的发展近况

发布日期:2019-03-27 作者: 点击:

       钛设备及钛合金具有密度低、重量轻、比强度高、低温和高温性能好、耐蚀性好等优点。随着钛及钛合金应用的发展,钛及钛合金型材在眼镜架、钟表链、航空航天、海洋、化工等领域得到了广泛的应用。钛及其合金易被H、O、N等气体元素污染,加工阻力高,热成形温度范围窄。大尺寸变截面型材生产难度大,生产成本高。


       目前,我国部分型材和变截面钛合金型材主要采用机械加工方法生产,加工量大,金属利用率低,资源浪费严重。相比之下,封闭挤压管中的热挤压工艺是生产钛合金型材的一种先进方法。

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钛设备及钛合金型材现状


俄罗斯钛设备的发展

      俄罗斯在钛和钛合金型材方面做了大量的工作。自1953年以来,公司开发了各种钛合金型材,如航空发动机隔板框架型材、机翼型材和壁板。挤压薄壁型材主要包括0T4(Ti-4Al-1.5Mn)、OT4-1(Ti-2Al-1.5Mn)、BT5(Ti-5Al)、BT 14(Ti-5Al-3Mo-1V)等钛合金材料。挤压变截面型材主要是BT3-1(Ti-6Al-2.5Mo-1.5Cr-0.5Fe-0.3Si)、BT 20(Ti-6.5Al-1Mo-1V-2Zr-0.15Si)、BT 22(Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe)和其他高强度钛合金材料,钛合金型材典型的力学性能。


      俄罗斯对钛合金型材的研究结果表明,采用拉伸法可使薄壁型材的表面质量提高一步,尺寸公差可降低三分之一,采用级变截面型材挤压工艺可使金属利用率提高一倍。机器添加量可以减少五分之四。


美国钛设备的发展


       从1948年钛金属的工业生产开始,1950年美国第一次生产非承重部件,如绝缘板、导风罩、尾罩等,用钛合金制造的F≤84战斗机,随着钛的工业发展,美国采用热挤压成形技术对钛合金型材的应用进行了研究,特别是自1954年第一个实用型钛合金Ti-6Al-4V成功开发以来,美国钛工业开始快速发展。


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中国钛设备的发展


       1971年。从德国进口的3150t卧式挤出机开始投入生产。对我国钛合金热挤压工艺进行了研究,可以挤压出各种形状简单的钛合金型材。

      2011年,TC4型钢冷拔技术在航空工业领域进行了创新性试验,取得了初步成功。2014年。在3150t卧式挤出机上成功挤压TC4“T”钛合金型材,突破了航空航天用TC4钛合金型材及零件开发中的许多关键技术问题。开发了工程用钛合金型材模型。

目前,我国钛合金型材的开发和生产主要集中在TA7(Ti-5Al-2.5Sn)、TA15(Ti-6.5Al-1Mo-1V-2Zr-0.15Si)、TC2(Ti-4Al-1.5Mn)TC4(Ti-6Al-4V)。钛合金材料如TC 10(Ti-6Al-6V-6V-2SN-0.5Cu-0.5Fe)已在实际应用中得到应用。


我国钛设备及钛合金型材发展中存在的问题


      主要研究内容如下:(1)自上世纪70年代以来,我国对钛设备及钛合金型材的热轧工艺和热挤压工艺进行了研究。与20世纪60年代国外热挤压钛合金复杂截面型材的生产技术相比,国外已掌握了热挤压钛合金复杂截面型材的生产技术。长期以来,我国对简单截面钛合金型材的研究主要集中在“L”型、“T”型和“U”型等方面。


       从我国钛设备及钛合金产品的研究过程可以看出,近年来对型材生产工艺的研究较为活跃,也是首次开展冷拔型材的工艺试验。然而,由于钛合金的屈服强度比和变形抗力较高,仍然存在许多技术问题。


      我国虽然掌握了部分钛合金型材的生产技术,但到目前为止,还没有钛及钛合金型材的生产标准。长期缺乏标准化的技术要求和一致的质量检验,导致钛及钛合金型材质量参差不齐,在应用市场缺乏竞争力。


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结语


     主要研究结果如下:(1)钛合金型材作为一种近终形的半成品零件,具有加工余量小、结构效益高、综合性能优良等优点,具有很大的市场潜力。


     (2)目前我国民用钛合金型材可以在国内生产,但航空航天用钛合金型材主要依靠进口,容易受到各种条件的限制。随着我国航空航天工业的快速发展,迫切需要建立稳定的关键零部件钛合金型材批量生产工艺,制定统一的生产标准和质量检测要求。


     (3)在掌握几种简单截面钛合金异型材生产工艺的基础上,重点研究了我国复杂截面钛合金异型材热挤压成形的润滑条件、金属应变状态和流动行为。


     (4)近年来,我国正热衷于开发新的合金,在钛合金的开发中拓展新的工艺,但对旧钛合金的潜在性能的不断开发显然不足,在产品开发和升级过程中会遇到各种困难的问题。在控制其综合性能方面也存在一些不足。


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