新型金属钛合金的研究现状

２０２　理论研究苑　２科０　１年第期　ｊ１蒜Ｉ９霸　Ｌ　新型金属钛合金的研究现状　刘耀，占丽娜，李立，杨芳　（薄乡高等专科学校机电学院，江西萍乡３３７０００）　摘要钛合金是一种“新”的金Ｊ　，它广泛　用干航牢航天、电力、化Ｉ　等领域　钛合金制品不仪尺寸精度高，而且具有优良的特性和　高的稳定性。钛合金属丁难锻材，易产生裂纹，网此在钛合金锻件生产中最重要的就是对锻造温度和塑性变形进行适当的控制，模锻成为　制备钛合金结构件的一种重要于段。　关键词钛合会；性能；现状；趋势　中圈分类号Ｔ（　文献标识码Ａ　文章编号１６７３—９６７１－（２０１　ｔ）ｌｍ一０２０２一Ｏｌ　钛合金南于具有比强度高、使用范　广、抗腐蚀性好和良好的加ｌ　性能等，被广泛应用于航空航灭及其发动机结构中。世界钛产、Ｉ　发展迅　速，其中５ｏ％￣ｊ市场份额属于航空　。从ｌ‘业价值和资源寿命的发展　前景来看．它仅次于铁、钒而被誉为正　起的“第　金属”。南于钛　合金冷变形　难，模锻成为制备钛合金结构件的一种重要手段。南于在　飞机ｆ　使用的钛合金锻件都比较大，凶此特大　钛合金锻件的生产技术　是必须解决的重大关键技术。　１国内外研究概况及发展趋势　１．１国内外钛合金研究概况及发展趋势　定的结构形状，而月肩　直接起到改善和提高产品组织性能的作用。　锻造技术在西方国家和日本发展的比较　，并且现在已经广泛应用到　军用、民用等领域。尼其是在模锻水平、大锻件生产、热模锻Ｔ艺等　多个力‘而发展非常迅速。在２０世纪９０年代时，在模锻件比例方面：美国　８０％、法国９０％、日奉８８％。在模锻装备水平方而：以精密剪切为主．热　模锻压力机占成形设备总数的５０％以卜，综合自动线卜生产的锻件占锻　什总量４０％以上。废　率疗而：重婪的大锻件是１００％合格，模锻件的废　品率都在０．５％以下。锻造ｌ：艺自动化水平方而：美闰有５０８５条锻压自动　一线，¨本有９００条以卜。　钛是二战后登卜世界　大摊台的优质轻，　高强度耐腐蚀结构材　料、新掣功能材料和重要的生物Ｔ　程材料。关　的钛材主要＿｝Ｉ＿｛于航空航　天领域，日本的钛材主要应用于一般民用１　业及民晶领域，中『刊的钛材　主要应用于化Ｉ：、电力等民用领域　其中美、日两围的产　约占世界钛　材料总量的７０％。　钛在美因宇航用途最大的力‘而主要分为军用机及民用机的机体以　及发动机卜的使用。钛合金用于发动机的压气机、风扇叶片、外壳、　发动机舱、隔板、起落架等。美目Ｆ１４、Ｆ１５、Ｆｌｌ７、Ｂ２、Ｆ２２军机的用　钛比例分别为：２４％，２７％，２５％，２６％，４２％，　中ｌ架１ｔ’ｌ５军机用钛达　３０吨。在民用飞机中．１架波音７４７飞机用钛达到４２．７吨．ＳＲ７Ｉ侦察机的　现在我　锻件　产量已居世界首位，是锻件生产大国，但不是生产　强　。我　模锻件为２７０万件，模锻件占锻件总产量ｆｌ￣７０％。近ｌＯ年我目　独●‘锻造企、Ｉ　在增多，民营、合营中小企业如雨后春笋般　现，许多锻　造专业生产线已经形成，锻造企业逐步重视市场运作，已有锻件成批　门。尽管如此，我罔锻造业　ｊ发达国家相比仔在以下一些问题：　１）企业数量多，规模较小，管理落后。　２）锻造ｌ　艺水平落后。　３）为轿车Ｉ：业配套￣ｇＶｌ，型精密锻件、有色金属锻件能力不足。　４）装备技术、能源技术落后，员ＴＩ作业环境差．企业不符合环保　要求。　机身儿乎牟＝南钛合金组成。钛制元件在汽车干亍业也开始　现了，美　Ｔｉｍｅ！公　在德阳大众汽车公州的新型Ｉ　ｕｐｏ　ＦＳＩ汽车Ｅ使用』，钛悬黄比标　准ＦＳＩ总重减轻刚．６ｋｇ。近些年美　止在加快铁合金在汽车领域斤面的研　究发展。　日本钛应用的特点仍是在民用、化ｒ、电力　日本在２０世纪８０年　代末就开始研制钛合金精铸高尔夫球头并获得良好的效果。在建筑业　中，日本在１９７３年就建造了ｔ｝｝界首例钛屋顶，其中在真光明教堂屋顶卜　用钛达９０吨以卜。现在在Ｉ：百个建筑物都使用了钛，使许多重污染地　区、滨海地区的腐蚀问题得到很好的解决。近几年，Ｉ＿｛本致力于在运输　Ｔ具中的钛应用开发，而日　在汽车用钛片面发展最快．￣２００２年钛在世　界汽车ｒ业中的应用达８００吨，甘奉就占６ｏｏｎ￣。新开发的船舶、轮椅、　家用热水器用钛也正在进行实用化实验阶段。　我罔钛　、Ｉ　是在党和政府的关怀和指导下发展起来的。１　９５４年开始　５）ＣＡＤ／ＣＡＭ／ＣＡＥ技术应用不够广泛。　６）锻造产　专业化程度低。　１．２．２钛合金锻造研究　制取海绵钛的ｌ　艺研究，我　先后建、厂ｒ以遵义钛厂为代表的生产单　ｌ位，以　鸡有色金属加ｌ　厂为代表的钛材加ｌ　单位．以北京有色金属研　究总院为代表的科研力量。近　来我『刊的钛材产量增长１５－速，１９９６年钛　产量１５（ｘ】吨，ｆ￣２００６年达到Ｉ３８７９１『屯　中　的钛材产量ｆ　世界钛ｌ＿、Ｉ　的比　例｝　升到了１０％．．中罔钛材的消费以　航　，、　用为丰，化１．、冶金、电　力及体育休闲领域　钛材市场ｆｌ￣ｊ，７０％以　在钛合金研究　面，西Ｊ匕铂’　色金属研究院自丰研发的Ｔｉ一３１，Ｔｉ一７５，（＝１１２０等合金在脱船、航空航天　领域以获得重要Ｉ：程应用。我　在船用钛合金力’而以实现合金系列化，　ＨＴ以生产低强、中强、高强的１３种钛合金，　Ｈ前，钛合金材料主要的应用领域足肌空航天、舰船等军事部门，　在汽车、火车、高楼外端装饰等民ＨＪ领域的＾　用前景卜分广阔。要使钛　合金能够广泛应用，必须降低原材料成本，开发低成奉生产ｒ艺，开发　新的海绵钛生产ｌ　艺，开发可冷变形的钛合金；采用先进的熔炼加１　技　术和设备，以提高生产效率。　１．２国外锻造的现状与发展　１．２．１　外锻造现状　锻压是制造业中金属成形及加上的一种重要手段，不但可赋予产品　钛合金制品的应用不仅要求锻件尺寸精度高，而日＿要求材料具有优　良的特性和高的稳定性。钛合金属于难锻材，易产生裂纹，因此在钛合　金锻件生产中最重要的就是对锻造温度和塑性变形进行适当的控制。南　于钛合金冷变形ｌ利难，模锻成为制备钛合金结构件的一种重要手段。　钛合金传统模锻Ｉ　艺包括常规锻造，ｐ锻造，亚ｐ锻造。而传统的锻造　过程中，因钛合金的变形抗力对锻造温度非常敏感，为减少模具对Ｔ件　的冷却，锻造速度要求很高，速度越高，变形抗力越大，锻造载荷就越　大，同时高速锻锤使锻件内金属流动速度太快，毛坯内会产生强烈的内　摩擦，发生局部温度升高，钛合金导热性能较差，热量较难迅速散开，　造成局部过热，　现粗大品粒的过热组织。　近些年来，准１３锻造、近１３锻造、等温锻造、热模锻造这些钛合金　模锻Ｉ　艺的新发展解决了传统Ｉ　艺的缺陷。准１３锻造Ｉ：艺的主要特点　足：通过控制钛合金低倍品粒度，从根小｝　解决嘲篮组织翅性偏低的难　题，因此可以使大量　在应用的　和　＋Ｂ　钛合金的应用水平和使用　寿命，Ｈ到提高，同时大大降低生产成　和能耗。尤其是等温锻造的　现．解决了一系列以往难以解决Ｖ，ｓＭ题　等濉锻造是指模具一始自终　ｊ　Ｉ　什保持相同的温度，以低应变速率进行变形的一种锻造方法。与常规　锻造相比，等温锻造有下列优点：　１）等濉锻造町密切榨制锻件尺寸，能够锻　形状复杂、精度高的　锻件，比常觇锻造更符合实际需要，节省＿ｒ原料，大大减少ｒ机加ｌ　，　降低了成本。　２）锻造载荷较小，设备吨位大大减少，使锻造高温合金成为　可能。　３）１步等温锻造ｆ　序可代替３—４步常规锻造１：序，减少了锻造作业　量，提高了效率。　４）容易控制加Ｔ：参数，可利用材料的超塑变形特征，产品具有均　（下转第２Ｏ４页）　２０４　理论研究苑　科２０１　１蒜１年第期　ｌ９藉　Ｌ　员的通知》等文件精神，为全而贯彻落实好省政府的文件精神，伞面落　实各乡镇、村委会、社区、企业、学校和市直有关单位气象责任人的队　伍建设，该市政府下发了“关于落实和聘用防灾减灾信息员的通知”，　并按照“政府统一领导，气象主管部门牵头，减灾委成员单位配合，减　灾委负责聘用”的原则，各乡镇政府（街道办）、每个行政村、每所学　校、每座水库、每个矿１ｌｊ企业都聘用了１名以Ｅ信息员。目前已登记造　册的防灾减灾信息员２６０人，后备人员Ｉ　３４６人，它的组建　功能的完善，　将有助于提升防灾减灾能力。　急规划，落实应急ｌＴ作管理运行机制，加强应急队伍建设等。出现灾害　时，行动迅速，措施到位，不留隐患，以此保障防灾减灾运行机制的全　面规范有序实施。　６＿２加大气象灾害防御设施建设的投入　加强气象灾害防御规划，加大对气象灾害防御硬件设施和软件装备　建设的投入，是做好气象防灾减灾＿ｒ作的前提条件，各级政府和各涉灾　部门应把气象灾害防御规划与建设投资纳入议事日程，作为民心Ｔ程来　抓好落实，从而才能从真正意义｝二将气象防灾减灾避灾　Ｉ　作做好做实，　让其惠及百姓，惠及全礼会。　６．３全民普及防灾减灾知识　５普及防灾减灾知识，提高全民防灾减灾避灾能力　普及防灾减灾知识是增强伞民防灾减灾能力的重要措施。各涉灾部　门都充分利用科普宣传周、　际减灾｝＿ｊ、安伞生产活动月、　界气象　ｔ３、环境保护日等相关纪念活动，大力开展防灾减灾科普宣传Ｉ　作，让　更多的市民了解灾害，远离灾害，正确防灾，科学避灾等知识。市减灾　办、气象局、气象学会和教育局联合多次在巾小学校举办“气象灾害卜ｊ　学生安　”、　“预防和减轻自然灾害”　“防雷安全　识”专题讲座，使　同学们从小就有了防灾减灾避灾卵念，适时ｒ解和掌握天气变化情况，　合理避灾；利用２００７年“３．２３”世界气象日纪念活动．联合开展以“极　地气象：认识全球影响”为主题的科技咨询服务．宣传《突发气象灾　害预警信号》、《气象灾害应急避险常识》、《科学认知资源气象》、　《气象科普宣传小报》、防雷减灾等科普资料。同时，气象科技人员利　用春季冷空气活动频繁的规律，下…问到地头指导菜农如何趋利避害，　预防冷空气活动对大棚蔬菜的影响卜ｊ危害，此毕深受广大菜农朋友的　欢迎和什会的充分肯定，２（Ｘ）７年３月９Ｈ巾央一套新闻联播　日进　门　报　道．５月６　Ｌｌ江西一　视对我市加快ｌＩ｜尺度站建设以及作用逃　门　全　的报　道，收到了很好的　Ｉ：会效益。增强伞民科学防火减火避火意识，是减轻　或避免气象灾害损失的良疗，惠及全民，惠及伞礼会。　防灾减灾知识的普及一ｒ作要面向社会、面向学校，面向农村，并针　对不同时期，不同的人群，用不同的方式，经常性开展相对应的防灾减　灾避灾科普知识的宣传活动，扩大受众面，普及Ｔ作要从小抓起，从教　育抓起，以此增强市民防灾减灾避灾意识，全面提高全礼会的防灾减灾　避灾水平。　６．４加强防灾减灾信息员队伍建设　各级政时要把防灾减灾信息员队伍建设作为一项长期性的Ｔ作来抓　实，同时，加强对防灾减灾信息员队伍的日常＿厂作管理，明确防灾减灾　信息员丁作职责，在组建乡（镇）、村、学校、厂矿企业、大（中）型　水库、地质灾害重点防御地区等防灾减灾信息员后，条件成熟的地方可　将防灾减灾信息员队伍延伸到自然村一级，以利各村（组）防灾减灾预　警信息在当地的有效接收、传播、整碑和报告，以及快速组织群众，使　这支队伍在抗灾避灾自救中充分发挥主力军的作用，以此提升防御气象　灾害和南其诱发的地质灾害的能力。　参考文献　Ｉｌ１尹建吕．增强农村气象防灾减灾能力为建设利：会主义新农村提供优质服务　【Ｊ１．阿坝科技．２００６，０２．　【２】姜小丽．公共气象信息服务存在问题及改进【ＪＩ．科协论坛（下半月），２００８，０７．　［３１肖里华．改善气象监测设备．提高防灾减灾能７￣［Ｊ１．广东气象，１９９７，ｓ３．　６如何正确应对突发气象灾害工作的思考　６．１制定气象灾害应急预案，健全应急运行机制　各地要严格按照各级政府制定的《突发公共事件总体』　急预案》和　相关专项应急预案的要求，健全应急管理机构，完善应急体系，编制应　（卜接第１８７页）　场干扰，通常磁电式转速传感器在机器停止时，仍然受到Ｉ　作环境５０Ｈｚ　ｒ：频脉冲干扰，而有信号输　。　３）涡流式转速传感器安装间隙范　较宽，安装调整　＿ｆ更，而磁电　式转速传感器安装间隙范用较小，安装调整　难，月．　于其安装距离　小，易被测量面磨损。　４）涡流式转速传感器内部已经设计了可靠的脉冲转换电路，脉冲　形状规范，幅度大而日恒定，可以直接和通用的频率汁或转速测　仪表　连接，而磁电式转速传感器输　脉冲须绛放大整形才能测　。　５）有些涡流式转速传感器内部设计有接线错误及短路保＿｝，ｌ电路，　仟意接线错误不会损坏传感器。　６）传感器采用Ｍ　１６×Ｉ不锈铡螺纹　钢管封装、机械安装尺寸Ｌｊ磁　电式转速传感器一致，信号电缆采用不锈铡软管保护，结构坚　、防　潮、防尘、耐腐蚀，可在恶劣环境下长期连续Ｔ：作。　基于以上优良特性，涡流式转速传感器已广泛应用于电力、化。Ｔ：、　冶金、机械、纺织行业，取代磁电式转速传感器，实现对机器的转速测　量、控制保护。被测面是单个的键相槽或凸台时，可以为机械的振动分　析提供键相脉冲。此外，该传感器可用于对经过和接近它的金属零件发　报警和开关量信号，或对其计数等。　参考文献　【ｌ　Ｊ乐嘉谦－ｆ义表１．于册．　作者简介　杨位存（１９６８一），男，大专，助那Ｉ　程师．从事仪控设备的维护和　柃修１．作　（　接第２０２页）　形手段，彳ｆ着Ｅｊ等温锻造钛合金相似的优势，而成本婴明显低于后者，　因而具有很大的发展潜力　，　参考文献　Ｉ　ｌ　ＪＬＩ　Ｓｈｉｋａｉ，ＸＩＯＮＧ　Ｂａｉｑｉｎｇ，ａｎｄ　ＨＵＩ　Ｓｏｎｇｘｉａｏ．Ｅｆｆｅｃｌｓ　ｏｆ　ｃｏｏｌｉｎｇ　ｒａｌｅ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｆｒａｃｌｕｒｅ　匀一致的微观组织。　目前发达阁家等温锻造硬件已经相　成熟，我日经过几十年的发　展，等温锻造逐渐在我国的航空航天　ｒ　业得到应用。宝钢、西北１　业大　ｐｒｏｌｍｒｌｉｅｓ　ｏｆＴＡ１５　ＥＬＩ　ａｌｌｏｙ　ｐｌａｔｅｓ［Ｊ］．ＳｃｉｅｎｃｅＤｉｒｅｃｔ．Ｖｏ１．２６，ＮＯ．１，Ｆｅｂ２００７：３３．　【２ｌＪ．Ｐ．　Ｆｓａｉ，Ｙ—Ｃ．Ｋａｏ　ａｎｄ　Ｒ．Ｓ．Ｌｅｅ．Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ａ　Ｒｅｍｏｔｅ　Ｃｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅ　Ｆｏｒｇｉｎｇ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．Ｉｎｔ　Ｊ　Ａｄｖ　ＭａｎｕｆＴｅｃｈｏｎｏ１．２００２．１９：８１２—８２０．　学、南昌航空大学、原机械部机电所等单位利用等温锻造　Ｔ　艺已经生产　了多种ＴＣ４、ＴＣ１　１合金的航空精锻件。随着ＣＡＤ／ＣＡＦＪＣＡＭ－－体化、人Ｔ　【３１王向东．钛的基ｌ本性质、应用及我困钛丁业概况『Ｊ１．钛Ｔ业进展，２００４，２（２１）：１．　［４］李兴ｌ兀．ＴＡ１５合金板材的组织和性能研究ｌＪｊ＿钛．１：业进展，２００３，８（２０）：４—５．　智能技术和有限元技术的发展，钛合金的等温锻造不仅可以降低成本，　而且使成形复杂形状的精密锻件成为可能。热模锻造作为另一种近净成　【５１罗晴岚．跨世纪中罔锻造行业的发展方向『Ｊ】．锻雁机械，２００１，５．　『６ｌ姚泽坤主编．锻造Ｔ艺学ｌＭ】．西安：西北工业大学出版社，１９９８．