钛及(ji)钛合金(jin)具(ju)有(you)耐蚀(shi)性(xing)好(hao)、生物(wu)相(xiang)容性好(hao)、比强度(du)、疲劳(lao)强度高等(deng)优异(yi)性能，享有“战略(lve)金属(shu)”、“太(tai)空金(jin)属(shu)”、“海洋(yang)金属(shu)”及(ji)“生(sheng)物(wu)金属”等美誉(yu)。近年(nian)钛及钛(tai)合金技(ji)术被广泛应(ying)用在(zai)石(shi)油能(neng)源(yuan)工(gong)业(ye)、冶金(jin)工业、船(chuan)舶工业、汽车工业(ye)、航(hang)空(kong)航(hang)天及食品(pin)、医疗(liao)设备(bei)等(deng)工(gong)程(cheng)中(zhong)，其中发展(zhan)潜力最大(da)的领域是航(hang)天(tian)领(ling)域(yu)，可(ke)用(yong)于(yu)飞(fei)机的(de)紧(jin)固(gu)件(jian)、发(fa)动(dong)机配(pei)件(jian)、机翼、飞机(ji)的(de)起落(luo)架以及机载设备(bei)等(deng)部(bu)位，还可用在火箭(jian)、人造(zao)卫星、导电(dian)、坦克(ke)等高(gao)端军(jun)用(yong)设备上(shang)，进而(er)提高设(she)备使(shi)用(yong)性能(neng)[1]。
2017 年中国有(you)色(se)金属加工行(xing)业(ye)协(xie)会统(tong)计，我(wo)国钛(tai)加(jia)工材(cai)企业(ye)数量130 多(duo)家。2017 年(nian)钛(tai)锭产能比(bi)2016年(nian)增长(zhang)了8.7%，达(da)到14.7 万(wan)吨(dun)。据统计，2017 年(nian)我(wo)国(guo)共生产钛(tai)加工材(cai)55404 吨(dun)，同(tong)比增长(zhang)了(le)12.0%。在产(chan)品结(jie)构方(fang)面，2017 年(nian)钛(tai)及钛(tai)合(he)金(jin)板(ban)的产量(liang)同(tong)比增(zeng)加(jia)了(le)13.4%，占(zhan)到当年钛(tai)材(cai)总产量的(de)55.1%，其(qi)中(zhong)钛(tai)带(dai)卷的产(chan)量(liang)占(zhan)到了一半以(yi)上； 棒材的产(chan)量同(tong)比下降了11.6%，约(yue)占全(quan)年钛材(cai)产量的17.8%；管材的(de)产量(liang)同比(bi)增(zeng)长(zhang)了(le)25.5%，占(zhan)到全(quan)年(nian)钛材(cai)产量的15.5%；钛及钛(tai)合(he)金复(fu)合(he)材(cai)料(liao)经过(guo)近十年(nian)的(de)技术(shu)攻(gong)关(guan)， 很(hen)多(duo)产品(pin)得(de)到(dao)广(guang)泛(fan)应用(yong)。钛及钛合金(jin)产(chan)量(liang)快速(su)增长(zhang)的原(yuan)因：一(yi)方(fang)面是开发出(chu)了(le)加(jia)工精密(mi)的近成(cheng)形(xing)制(zhi)造(zao)技(ji)术(shu)，解决了(le)钛及钛合α 态及(ji)β 态加(jia)工难(nan)的(de)问(wen)题，提高(gao)了原材(cai)料的(de)利(li)用率(lv)，降(jiang)低(di)了(le)成本。如(ru)采用(yong)热(re)等(deng)静压制备钛(tai)合金件，既(ji)可消(xiao)除钛(tai)合金(jin)的(de)内(nei)部(bu)缺陷，提高材料(liao)力(li)学(xue)性能(neng)，还(hai)可降(jiang)低材料的生(sheng)产成(cheng)本(ben)，这进一步(bu)促进了(le)钛(tai)及钛(tai)合(he)金(jin)在(zai)航(hang)空航天领(ling)域的应用(yong)[2]。采(cai)用注射(she)成(cheng)型技术(shu)制(zhi)备钛(tai)及钛(tai)合(he)金(jin)多孔(kong)复(fu)合材料(liao)， 其弹(dan)性模量与(yu)人(ren)体(ti)骨骼相(xiang)近(jin)， 促进(jin)了钛(tai)及钛(tai)合(he)金(jin)在生物医疗领域的(de)应用(yong)。另外(wai)，我(wo)国民用(yong)、军用(yong)钛(tai)及(ji)钛合金的需求量不(bu)断增加。
目前， 国(guo)内外(wai)把钛及(ji)钛合(he)金材(cai)料的研究(jiu)主(zhu)要(yao)聚焦在(zai)生物钛(tai)合金、军用(yong)高温(wen)钛(tai)合(he)金(jin)和(he)高(gao)强高(gao)韧β 型(xing)钛合金及钛(tai)及钛合金(jin)复合材料。
目前， 国(guo)内(nei)外(wai)钛及(ji)钛合金(jin)材料(liao)的(de)研(yan)究新进(jin)展(zhan)主要体现(xian)在高(gao)温(wen)钛合(he)金、高强高韧β 型钛(tai)合(he)金、医用(yong)钛合(he)金(jin)、钛合(he)金管(guan)材及(ji)钛(tai)基(ji)复(fu)合(he)材(cai)料等方面[3]。本文(wen)总结(jie)了(le)不(bu)同钛及钛合金产品的研制(zhi)技(ji)术(shu)、应用现(xian)状、发展对策(ce)和应(ying)用(yong)前(qian)景， 为钛及(ji)钛合金(jin)在(zai)各领(ling)域(yu)广(guang)泛(fan)和成(cheng)熟的(de)应(ying)用(yong)提(ti)供指导， 为(wei)钛及钛(tai)合(he)金(jin)产品(pin)的质量提(ti)供信息服务。
1、 钛及钛金加工产品(pin)的研制(zhi)现状
1.1 铸造钛(tai)及(ji)钛合(he)金(jin)
铸造(zao)钛及钛(tai)合(he)金的主(zhu)要(yao)特点(dian)是高(gao)强(qiang)度， 它的强度(du)与(yu)变(bian)形钛合(he)金(jin)的(de)强度性能不分伯仲，但在塑性(xing)、冲击(ji)性和(he)弯曲性方面(mian)， 明显低于变(bian)形(xing)钛(tai)合(he)金(jin)或近成形(xing)钛(tai)合(he)金(jin)的(de)性能(neng)。经过(guo)对(dui)铸(zhu)造钛合(he)金(jin)大(da)规(gui)模的(de)研制(zhi)，建(jian)立(li)了完整(zheng)的铸(zhu)造(zao)钛(tai)合(he)金生成、销售体系(xi)；并开发(fa)了新型冶炼技(ji)术(shu)，如冷床熔炼技术(shu)，制(zhi)备出了无(wu)偏析(xi)和(he)夹(jia)杂的(de)钛(tai)及(ji)钛合金铸锭(ding)，残(can)钛(tai)的(de)回收(shou)率(lv)高[4]。冷坩(gan)埚(guo)熔(rong)炼技(ji)术(shu)发(fa)展，提高了(le)熔(rong)炼(lian)的(de)熔化能(neng)力(li)，消(xiao)除了(le)凝(ning)壳(ke)等(deng)问(wen)题(ti)。采用真空吸铸(zhu)技术制备(bei)的钛(tai)及钛合(he)金表面(mian)无污(wu)染(ran)，质量(liang)稳(wen)定，节(jie)省(sheng)了(le)酸洗(xi)工序(xu)，改善(shan)了生产环(huan)境(jing)。
该技(ji)术(shu)广泛(fan)用于(yu)制(zhi)备高尔(er)球杆杆头(tou)、飞机上(shang)使用(yong)的(de)高(gao)强(qiang)度(du)铸(zhu)件(jian)BT25Y 等(deng)产品[5-6]。西北金属研究(jiu)院开(kai)发了(le)冷(leng)坩(gan)埚(guo)感(gan)应+ 离心浇(jiao)注(zhu)联合(he)技术(shu)，该技(ji)术(shu)主(zhu)要(yao)表现(xian)在(zai)以下几个优(you)点(dian)： ①可(ke)使用(yong)钛及(ji)钛合(he)金(jin)锻(duan)造(zao)或轧制(zhi)的边角料(liao)，节约(yue)原(yuan)料。②可(ke)降(jiang)低铸模与(yu)金(jin)属液(ye)的(de)富氧(yang)含(han)量(liang)，消(xiao)除铸(zhu)件表面(mian)的(de)缺(que)陷(xian)，保(bao)证铸(zhu)件表(biao)面(mian)的(de)平(ping)整(zheng)和(he)光滑(hua)度。③降(jiang)低(di)铸(zhu)模(mo)的预(yu)热(re)温(wen)度，降(jiang)低预(yu)热成(cheng)本。
虽(sui)然(ran)，钛及(ji)钛(tai)合(he)金(jin)铸件的研(yan)制(zhi)取(qu)得重大突破，铸件的(de)强度也有(you)所(suo)提(ti)高， 但(dan)高(gao)强度(du)的钛(tai)及(ji)钛(tai)合(he)金(jin)铸件(jian)硬(ying)度(du)高(gao)， 抗(kang)变形力(li)高(gao)， 加工需(xu)要在一定的(de)温(wen)度(du)下(xia)进(jin)行，导致(zhi)后续加工(gong)困难；其(qi)组织(zhi)存在偏析现象(xiang)，性(xing)能不稳定，塑(su)性低(di)，耐(nai)高温(wen)、耐腐蚀、耐疲(pi)劳性(xing)低(di)，这(zhe)些(xie)都(dou)限(xian)制(zhi)铸(zhu)造(zao)钛(tai)及钛(tai)合(he)金(jin)的(de)应(ying)用领域(yu)[7]。因(yin)此未来(lai)的(de)钛(tai)及钛合(he)金铸(zhu)件(jian)的(de)发(fa)展(zhan)方(fang)向， 必(bi)须(xu)提(ti)高(gao)铸件(jian)的其他性能(neng)，使其应(ying)用范围(wei)更广(guang)。
1.2 钛及(ji)钛合金管材(cai)
钛(tai)及(ji)钛合金(jin)管(guan)材(cai)由(you)钛及(ji)钛合金铸(zhu)锭(ding)经(jing)锻造(zao)、挤压(ya)、轧制、拉拔、旋(xuan)压等(deng)方式(shi)制(zhi)备(bei)的(de)。挤压技术(shu)具有(you)优质、高(gao)效、少(shao)切割等(deng)工艺特(te)点(dian)，广泛应用(yong)在钛合金管(guan)、棒、型材(cai)及(ji)零(ling)件生产中(zhong)。挤(ji)压(ya)比(bi)及挤(ji)压润滑(hua)剂(ji)的选择(ze)直接(jie)影(ying)响(xiang)钛及(ji)钛(tai)合金(jin)挤(ji)压产品(pin)的质(zhi)量。
刘(liu)守(shou)田等[8]研究(jiu)发(fa)现，钛及钛合(he)金(jin)的挤(ji)压比(bi)大于铝(lv)及铝合(he)金(jin)型材(cai)的挤压比(bi)，但(dan)通(tong)常(chang)小于30，在一(yi)定范(fan)围(wei)内，挤(ji)压比(bi)越大(da)，钛(tai)及(ji)钛(tai)合(he)金(jin)铸锭的晶(jing)粒破(po)碎(sui)的(de)越(yue)小(xiao)，得(de)到(dao)的(de)挤压材管材的(de)晶粒越细，钛(tai)及钛(tai)合(he)金管(guan)材(cai)的(de)力学(xue)性(xing)能越好。因此(ci)在(zai)保证(zheng)挤压工(gong)艺的(de)条件(jian)下，挤压比越(yue)大(da)越好(hao)。同(tong)时还(hai)发现，挤压(ya)时(shi)一(yi)定要控(kong)制金(jin)属液(ye)的流动(dong)性， 流(liu)动性差(cha)会(hui)导(dao)致(zhi)挤(ji)压(ya)后钛及钛(tai)
合(he)金(jin)管(guan)材表面(mian)质量(liang)差(cha)，甚(shen)至(zhi)导(dao)致无法挤压出管(guan)材。
为(wei)了降低钛(tai)及(ji)钛合(he)金铸锭在(zai)挤(ji)压过程粘模(mo)、降低(di)钛液(ye)与模(mo)具之(zhi)间的摩擦(ca)力(li)，改善(shan)流(liu)动(dong)性，需加(jia)入润滑剂。钛及钛(tai)合(he)金的(de)挤(ji)压润滑剂主(zhu)要分为润(run)滑脂(zhi)、包(bao)覆(fu)剂和(he)玻(bo)璃(li)润滑剂(ji)[9]。润(run)滑(hua)脂使用方(fang)便(bian)，成(cheng)本较低，挤(ji)压的管(guan)材(cai)表面(mian)质量(liang)好，但(dan)挤压管(guan)材(cai)的(de)长(zhang)度受(shou)限(xian)，太长管(guan)材的(de)末(mo)端会(hui)出(chu)现粘结(jie)现象(xiang)。金属包(bao)覆剂能(neng)保(bao)护(hu)钛及(ji)钛(tai)合金(jin)材料(liao)在(zai)挤压(ya)过程(cheng)不(bu)被(bei)氧(yang)化， 提(ti)高(gao)挤压管(guan)
材(cai)的性(xing)能， 但(dan)在挤压(ya)过程中(zhong)易与钛(tai)及(ji)钛合(he)金生(sheng)成共(gong)晶(jing)组(zu)织，影(ying)响(xiang)钛及钛合(he)金(jin)的性能；同时该(gai)工序复(fu)杂，成本(ben)高(gao)。玻(bo)璃(li)润(run)滑剂的(de)导热(re)系数(shu)低，隔(ge)热性能好(hao)，耐压，化(hua)成成分(fen)稳(wen)定，但挤(ji)压时(shi)其(qi)粘度(du)波(bo)动(dong)大(da)，需几种(zhong)润滑(hua)剂(ji)配合使用(yong)，工艺(yi)复杂。Damodaran 等[10]利用(yong)有限(xian)元(yuan)模拟(ni)建立了钛及(ji)钛(tai)合金(jin)挤(ji)压模(mo)型，发现挤压比、钛(tai)液的流(liu)动性、挤压温(wen)度及模具(ju)的(de)设计等都(dou)与润滑剂的(de)种(zhong)类有(you)关(guan)。该模(mo)型可(ke)有(you)效预测各(ge)工艺参数(shu)对(dui)钛(tai)及钛(tai)合金(jin)挤(ji)压过程的(de)影响(xiang)，进(jin)而(er)选择合适的(de)润滑剂(ji)。
阎(yan)雪(xue)峰等[11]采(cai)用(yong)两辊轧制和(he)多(duo)辊(gun)轧制(zhi)联(lian)合(he)方(fang)式制备(bei)出(chu)了(le)直径(jing)从3mm 到250mm 的钛及钛合金管(guan)材(cai)， 发现(xian)钛及钛合金(jin)管(guan)材的(de)晶(jing)粒取(qu)向与轧制过程中(zhong)减壁量和(he)减径(jing)量的比值（Q 值(zhi)）有(you)关(guan)，在轧(ya)制(zhi)过程中(zhong)将Q 值(zhi)控制在(zai)合理范围(wei)， 有利(li)于提(ti)高管材的(de)性(xing)能。
同(tong)时(shi)， 杨(yang)英(ying)丽(li)等(deng)研究(jiu)了(le)Q 值(zhi)对TA12 管材组(zu)织和(he)性能(neng)的影(ying)响时发(fa)现(xian)，制(zhi)备不同(tong)管径(jing)的(de)钛及钛合(he)金管(guan)材(cai)，其最(zui)佳Q 值不一样， 如准6mm×1mm 的(de)TA2 管(guan)，最(zui)佳Q 值(zhi)为(wei)1.65。Jin等[12]研(yan)究(jiu)了轧制(zhi)工(gong)艺对钛(tai)合(he)金管(guan)材(cai)微(wei)观(guan)组织(zhi)的(de)影响(xiang)， 发(fa)现钛及(ji)钛(tai)合金轧(ya)制(zhi)后(hou)材料(liao)β态(tai)的(de)（0002）和(he)（1010）聚(ju)集在(zai)轧(ya)制(zhi)方向，这说(shuo)明(ming)轧制(zhi)过程有利(li)于(yu)钛(tai)组(zu)织结(jie)构的(de)重组，提高(gao)管(guan)材的性能(neng)，因(yin)此合(he)理(li)设计(ji)轧(ya)辊孔型和(he)变(bian)形参(can)数。尹业宏(hong)等[13]利用(yong)有限元软件(jian)模拟(ni)了(le)钛(tai)管材的(de)轧制过(guo)程(cheng)， 可(ke)有效(xiao)指导(dao)钛及(ji)钛合金的(de)实(shi)际生产(chan)。晏(yan)小兵(bing)等(deng)[14]研(yan)究(jiu)了(le)TA15钛合金(jin)管(guan)拉拔时模(mo)具(ju)参(can)数对管(guan)材的(de)尺寸精度(du)、变(bian)形量及性(xing)能(neng)的(de)影响(xiang)，发现模(mo)孔(kong)入(ru)口(kou)锥角(jiao)为(wei)12°，定(ding)径带(dai)的长(zhang)度为(wei)6mm 时(shi)，管(guan)材(cai)的(de)综合(he)性能(neng)达到最(zui)优(you)。Liu等(deng)[15]采用高(gao)压气动成(cheng)形(xing)技(ji)术(shu)制备出了(le)Ti-3Al-2.5V管(guan)材，研(yan)究发(fa)现(xian)：管(guan)材的(de)角(jiao)半(ban)径(jing)在增加阶(jie)段随(sui)时(shi)间(jian)呈(cheng)线性变(bian)化(hua)，恒(heng)压(ya)时(shi)成指数变化，且该方法(fa)是将再(zai)生材料充入管道(dao)，可(ke)有(you)效(xiao)消(xiao)除(chu)温(wen)差(cha)，解(jie)决(jue)了管(guan)材(cai)在(zai)性能(neng)上(shang)的(de)各向异(yi)性。
虽然，钛及钛(tai)合金(jin)管(guan)材耐(nai)腐蚀性好、耐(nai)热(re)性(xing)好(hao)、比强(qiang)度高(gao)。但生(sheng)产工艺复(fu)杂(za)、周期(qi)长、成本(ben)高(gao)。对高(gao)性(xing)能钛及(ji)钛(tai)合金(jin)管(guan)材(cai)的研究和生(sheng)产方面(mian)不(bu)足。因(yin)此(ci)未(wei)来(lai)钛(tai)及钛(tai)合金管(guan)材(cai)的研(yan)制要(yao)向高性(xing)能(neng)、低成本(ben)等方向发(fa)展(zhan)，利用(yong)有限(xian)元软(ruan)件(jian)对工(gong)艺(yi)进(jin)行模拟(ni)，建(jian)立(li)材(cai)料性能(neng)与工艺(yi)参数的(de)数(shu)据(ju)库(ku)， 为开(kai)发高(gao)性能的(de)钛及(ji)钛合金管(guan)材(cai)提供理(li)论基础(chu)及(ji)数(shu)据(ju)支撑。
1.3 钛及钛合(he)金(jin)复(fu)合(he)材(cai)料
钛(tai)及(ji)钛(tai)合金(jin)复合材(cai)料(liao)主(zhu)要(yao)是(shi)通(tong)过(guo)粉末(mo)冶(ye)金(jin)的方式制(zhi)备得(de)到(dao)的(de)，该方法可实现(xian)产品(pin)少/ 无切(qie)割(ge)、缩短加(jia)工(gong)流程、降低生产能(neng)耗，在保(bao)证(zheng)钛及(ji)钛合(he)金高(gao)性能(neng)的情(qing)况下(xia)，降(jiang)低制(zhi)备(bei)成本(ben)。Hu 等(deng)[16]和(he)贺(he)毅强等[17]利用(yong)TC4 合(he)金(jin)粉末经注射成(cheng)形技(ji)术(shu)制(zhi)备出(chu)高(gao)精度、高(gao)性能且(qie)形状(zhuang)复杂(za)的(de)零(ling)件，如(ru)体积较(jiao)小的(de)手表零(ling)部件、高(gao)尔(er)夫(fu)球杆(gan)头(tou)、飞机发(fa)动机零件等，目前(qian)钛合金金属(shu)注(zhu)射成(cheng)形制(zhi)品在市场(chang)呈现明(ming)显的(de)增(zeng)长(zhang)趋(qu)势。Firat 等[18]采(cai)用(yong)金(jin)属(shu)注(zhu)射(she)成(cheng)形技术(shu)制(zhi)备(bei)了相(xiang)对密度(du)达(da)到97.6%，杨(yang)氏模(mo)量(liang)为54GPa 的(de)Ti-24Nb-4Zr-8Sn 合(he)金(jin)零(ling)部(bu)件(jian)。蔡(cai)一湘等(deng)[19]采用注射成(cheng)形金(jin)属(shu)，将TiC0.7N0.3 粉(fen)末作为颗(ke)粒增(zeng)强体与T5 钛合(he)金(jin)基体粉(fen)末(mo)混合， 制(zhi)备(bei)了颗粒增(zeng)强(qiang)钛(tai)基(ji)复合(he)材(cai)料(liao)， 其相(xiang)对(dui)密(mi)度大(da)于(yu)95%，抗(kang)拉强度达(da)到1150MPa,烧(shao)结(jie)态(tai)的(de)硬度(du)达45HRC。超(chao)过(guo)了(le)熔铸(zhu)生产(chan)的(de)钛(tai)合(he)金强度。Zhao 等[20]采用金(jin)属注(zhu)射成(cheng)形(xing)技术(shu)制(zhi)备了Ti-Mo 合(he)金圆柱体(ti)作(zuo)为吸气剂，该(gai)吸附(fu)及具(ju)有高的孔隙(xi)率(lv)和(he)比(bi)表面(mian)积。罗(luo)铁钢等(deng)[21]
和孔(kong)祥(xiang)吉等(deng)[22]研(yan)究(jiu)了一(yi)种适应(ying)微电子(zi)产(chan)品市(shi)场的微注射成形技(ji)术， 该技(ji)术可(ke)制备高性价(jia)比(bi)的(de)微(wei)米(mi)级原器(qi)件。欧美(mei)等工(gong)业发(fa)达(da)国家(jia)采(cai)用HIP（热等静(jing)压(ya)）技(ji)术制(zhi)备了(le)高(gao)性(xing)能(neng)的(de)Ti-6Al-4V 整(zheng)体(ti)叶(ye)轮(lun)、大尺寸钛合(he)金(jin)机(ji)匣(xia)等。Belov 等(deng)[23]研究发现(xian)：HIP 温(wen)度(du)对γ-TiAl合(he)金相组成及相(xiang)分(fen)布有直(zhi)接关(guan)系(xi)，在(zai)950～1050℃时有(you)利于生成(cheng)γ 态(tai)TiAl 合金(jin)。徐(xu)磊等[24]研(yan)究(jiu)发现：在940℃、150MPa 下(xia)热等静(jing)压(ya)成(cheng)形(xing)Ti-5Al-2.5Sn 合金(jin)粉(fen)末(mo)，Ti-5Al-2.5Sn 合金(jin)晶粒细小均匀，无(wu)气(qi)孔缺陷，达到了完全(quan)致密(mi)，该(gai)合金的性(xing)能(neng)达(da)到最佳(jia)状(zhuang)态(tai)。
Luo 等[25]采用温压(ya)成(cheng)形技术制(zhi)备(bei)出(chu)了(le)Ti-10V-3Fe-3Al 合金(jin)，研(yan)究(jiu)了(le)温(wen)压(ya)成形的特(te)点。结果(guo)表(biao)明：温(wen)压(ya)成(cheng)形(xing)能(neng)提(ti)高钛合金生(sheng)坯(pi)密(mi)度(du)和烧(shao)结密度， 进而(er)提高(gao)钛(tai)合金材料的(de)性能。何世(shi)文(wen)等[26]研(yan)究了(le)Ti-6.8Mo-4.5Al-1.5Fe合金粉末的温(wen)压成形行(xing)为。结(jie)果(guo)发(fa)现，合金粉(fen)末(mo)生坯(pi)密度(du)在140℃时(shi)达(da)到最大值(zhi)， 相对室(shi)温成(cheng)形，温(wen)压(ya)成(cheng)形(xing)的脱(tuo)模(mo)力降(jiang)低(di)27.7%，同(tong)时改善(shan)了钛(tai)合(he)金(jin)件的(de)微观(guan)组(zu)织。周鸿强等[27]研(yan)究了(le)钛(tai)合(he)金粉(fen)末的(de)内润滑温(wen)压成(cheng)形(xing)行为(wei)。结果表(biao)明，内润滑(hua)温(wen)压(ya)成形(xing)有利(li)于(yu)细(xi)化钛合(he)金的(de)显微(wei)组织，降(jiang)低(di)气(qi)孔(kong)缺陷(xian)，提高钛合金零件(jian)的致密(mi)度。
美(mei)国坩(gan)埚(guo)公(gong)司利用(yong)CO2 激光快(kuai)速(su)成形制(zhi)备(bei)了尺(chi)寸(cun)200mm×150mm×32mm 的γ-TiAl 合(he)金(jin)板(ban)材(cai)。美(mei)国Aeromet 公司利用激(ji)光快(kuai)速成(cheng)形技(ji)术制造了(le)Ti-6Al-4V 钛合金关键大(da)型承(cheng)力(li)结(jie)构(gou)， 并用于战机上。来佑彬等(deng)[28]研(yan)究(jiu)发现激(ji)光功(gong)率(lv)、扫(sao)描(miao)速(su)度(du)与(yu)钛合金(jin)残(can)余应力有直接(jie)关系(xi)，功率(lv)越大，残(can)余应力(li)越(yue)大(da)；扫(sao)描速度高，残余应力(li)降低(di)。因此(ci)，选择合适(shi)的激光功率(lv)及扫描速(su)度(du)， 可得到较(jiao)低残余应(ying)力的钛(tai)合(he)金(jin)材料。
Zhang 等[29]研(yan)究(jiu)发(fa)现(xian)，激光成(cheng)形(xing)后的Ti-6Al-4V 合金(jin)经(jing)热(re)处理(li)后(hou)，其组(zu)织(zhi)更细(xi)小均匀，综(zong)合(he)性(xing)能更(geng)好。黄瑜等(deng)[30]研(yan)究发(fa)现，激(ji)光(guang)成形的(de)TC11 合金主要由粗(cu)大(da)柱状(zhuang)晶(jing)和等轴晶组(zu)成， 避免了合(he)金材(cai)料(liao)的(de)各(ge)向(xiang)异性(xing)。张小(xiao)红(hong)等(deng)[31]研(yan)究(jiu)发现，TA15 合金经(jing)不(bu)同(tong)热(re)处理(li)，其拉伸性(xing)能及硬度不(bu)同(tong)，沉积态、退(tui)火(huo)态、固溶(rong)时效态(tai)及(ji)双(shuang)固溶态的强度(du)和硬度(du)依次(ci)降(jiang)低。
目前钛(tai)及(ji)钛合金(jin)复合材料制备成形技术取得了一定的(de)进展，并有(you)部分(fen)产品得(de)到应用，但其(qi)与大规模的(de)产业(ye)化(hua)还(hai)存在一定(ding)差距(ju)， 未来的研究(jiu)应(ying)主(zhu)要(yao)从以(yi)下方面(mian)进(jin)行：①加(jia)强对(dui)粉(fen)末粘接剂、润(run)滑剂的研(yan)究。②开发(fa)复(fu)合(he)成形技术(shu)，如(ru)注射成形(xing)+HIP、激(ji)光技术+模具成(cheng)形(xing)技术等。进而(er)开(kai)发出(chu)满(man)足(zu)现代(dai)社(she)会(hui)所需(xu)的(de)高(gao)质量(liang)、高(gao)精(jing)度(du)的(de)钛及(ji)钛(tai)合(he)金复合(he)材(cai)料。③利(li)用计(ji)
算机(ji)技术(shu)、增(zeng)材(cai)技术等新科技开发(fa)更为先进的粉末(mo)成(cheng)形(xing)技(ji)术。
1.4 高(gao)温(wen)钛(tai)合(he)金(jin)
根据强化(hua)方(fang)式(shi)及(ji)相(xiang)变(bian)， 国外(wai)将(jiang)高温(wen)钛(tai)合(he)金划分(fen)为三(san)个(ge)阶(jie)段(duan)：
①合(he)金(jin)以α 相和(he)β 相(xiang)强(qiang)化(hua)为主，其(qi)使用(yong)温(wen)度(du)从(cong)350℃提高到480℃。②合(he)金以(yi)无序固化为主， 加(jia)入(ru)Si 元素， 相由(you)α、β 相(xiang)和(he)微(wei)量(liang)硅化物(wu)组(zu)成，硅(gui)化物(wu)以α 片(pian)层(ceng)形(xing)式(shi)存(cun)在于(yu)相界(jie)面，标志(zhi)性(xing)的(de)合金为Ti6242,其使(shi)用温度从(cong)480℃提高(gao)到540℃。③这(zhe)一(yi)阶(jie)段(duan)主要以(yi)Ti3X 作为强(qiang)化(hua)相， 相由(you)α、β、硅化物和α2 相组(zu)成，其(qi)弥(mi)散相以纳(na)米级(ji)尺(chi)寸与(yu)基(ji)体(ti)共格存(cun)在(zai)， 提高(gao)了钛合(he)金的高温(wen)性能(neng)， 标(biao)志性合(he)金为(wei)IMI834， 其使用温(wen)度(du)从(cong)540℃提高到(dao)600℃。虽然600℃以(yi)上的(de)高(gao)温(wen)钛(tai)合金(jin)开发非(fei)常困(kun)难，但(dan)相关研(yan)究(jiu)工(gong)作并(bing)未停(ting)止(zhi)[32]。日本神(shen)户制钢公(gong)司在(zai)IMI834 钛(tai)合金(jin)基础上，添加1%Ta，改变(bian)了(le)合(he)金β 相(xiang)转变温(wen)度，提(ti)高(gao)了(le)钛(tai)合金的(de)高温(wen)持(chi)久(jiu)、蠕变强(qiang)度(du)和(he)抗氧(yang)化性，使合金(jin)达(da)到在(zai)650℃使(shi)用的(de)要(yao)求， 应(ying)用(yong)在(zai)汽(qi)车(che)发(fa)动(dong)机(ji)阀上。GE 公(gong)司(si)通(tong)过在钛合(he)金(jin)粉(fen)末(mo)中加(jia)入(ru)Al、Sn、Zr、Hf、Nb、Ta、Mo、Si 和RE 等(deng)9 种(zhong)合(he)金化(hua)元素(su)，制备了(le)一种(zhong)新(xin)型650℃环(huan)境下使(shi)用的钛合(he)金。该(gai)合(he)金为(wei)全片层组(zu)织(zhi)，有(you)利于提(ti)高材(cai)料高温力(li)学(xue)性能(neng)、蠕变(bian)性(xing)和氧化性。Giglioti 等[32]开发出(chu)了Ti-Al-Sn-Zr-Nb-Mo-Er-Si 合(he)金(jin)体(ti)系(xi)，该(gai)钛(tai)合金体(ti)系在(zai)650℃下(xia)抗(kang)拉(la)强(qiang)度和(he)蠕变性(xing)能(neng)均有明显(xian)改(gai)善，但塑(su)性低(di)，热(re)稳定(ding)性(xing)偏(pian)差(cha)。
我国(guo)的(de)高(gao)温(wen)钛(tai)合(he)金的研制起步(bu)晚， 大致可(ke)分(fen)为(wei)三(san)个发展阶(jie)段：
①早(zao)期(qi)以仿(fang)制为(wei)主(zhu)，使用(yong)温(wen)度(du)在(zai)520℃以(yi)下(xia)， 主(zhu)要(yao)的合(he)金(jin)牌(pai)号(hao)为TC4、TC17、TC6、TA11等，对建(jian)立早期(qi)高(gao)温钛合(he)金(jin)材(cai)料体系(xi)具(ju)有(you)重(zhong)要(yao)意义。②自主研制(zhi)，以近α 相为(wei)主(zhu)，合金(jin)的(de)使用(yong)温(wen)度520～550℃。中(zhong)科院(yuan)金属(shu)所(suo)、宝钛(tai)集团及(ji)北(bei)京航空(kong)材(cai)料研(yan)究(jiu)院(yuan)[33]开(kai)发(fa)了Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Si-Nd 体(ti)系(xi)，该钛合(he)金(jin)体(ti)系为(wei)近α 型高(gao)温(wen)钛(tai)合金，并在航空(kong)航天领域(yu)得(de)到应用(yong)。西(xi)北(bei)有(you)色(se)研(yan)究(jiu)院在国外(wai)IMI892 的(de)基础上(shang)开发研(yan)制了(le)Ti633G 和(he)Ti53311S 两(liang)种(zhong)耐(nai)550℃高(gao)温(wen)钛(tai)合(he)金(jin)，其静强(qiang)度(du)高(gao)于国(guo)外IMI892 合(he)金(jin)，已(yi)在卫(wei)星(xing)姿态(tai)控(kong)制(zhi)发动(dong)机喷注器及(ji)神(shen)舟飞船(chuan)上应用(yong)。③以α、β、硅化物(wu)和(he)α2 相(xiang)为(wei)主(zhu)的(de)高温(wen)钛合金， 其使(shi)用温度(du)为550～650℃。西北研(yan)究(jiu)院研制了(le)600℃的(de)Ti600 合(he)金(jin)，该(gai)合(he)金通过(guo)加入稀(xi)土(tu)细(xi)化(hua)β 相(xiang)晶粒(li)，提高了(le)材(cai)料的高温使(shi)用性(xing)能(neng)。北京(jing)航空(kong)材(cai)料(liao)研(yan)究(jiu)所通过(guo)加(jia)入元素Ta，使钛(tai)合金中弱(ruo)β 相(xiang)得(de)到了(le)稳(wen)定(ding)，使(shi)钛(tai)合(he)金的(de)使用温度提(ti)高(gao)到了600℃。西(xi)北(bei)研(yan)究(jiu)院(yuan)采用(yong)TiC作为增强颗粒来(lai)强(qiang)化钛合金(jin)， 虽(sui)然(ran)其(qi)抗拉强度大(da)于(yu)1250MPa，满足(zu)了(le)650℃下(xia)的强(qiang)度(du)要(yao)求，但其在650℃下(xia)蠕(ru)变性(xing)和(he)氧(yang)化(hua)性差(cha)，不能(neng)满(man)足使用要(yao)求[34]。
虽然，目前高温钛(tai)合(he)金的(de)研(yan)制取得(de)了一定(ding)成(cheng)果，并(bing)在(zai)军工方(fang)面得到了(le)广泛应用， 但(dan)我(wo)国(guo)高温(wen)钛(tai)合(he)金材料与(yu)外国(guo)发(fa)达国(guo)家(jia)还(hai)存在(zai)一定(ding)的(de)差距(ju)， 航空(kong)发(fa)动(dong)机(ji)使用(yong)的(de)高温钛(tai)材还依(yi)赖(lai)进(jin)口(kou)。未(wei)来(lai)我(wo)国(guo)高(gao)温钛合(he)金材(cai)料的研究主要从(cong)以(yi)下方面(mian)进行(xing)：①研究(jiu)α、β、硅(gui)化物(wu)和(he)α2 相(xiang)大小(xiao)、形(xing)态(tai)及含(han)量(liang)占比来提高高温钛(tai)合金(jin)组(zu)织稳(wen)定性(xing)。②开(kai)发(fa)出联合(he)的(de)加工(gong)技术(shu)，控(kong)制片(pian)状(zhuang)α 构(gou)成(cheng)、等(deng)轴α 结(jie)构(gou)及β 转(zhuan)变(bian)基体组成的(de)三(san)态(tai)组织，在(zai)不(bu)降(jiang)低塑性、确保(bao)热稳(wen)定性(xing)的(de)前(qian)提(ti)下提(ti)高材(cai)料的高(gao)温(wen)性能和(he)使用温(wen)度(du)。③建立时效温度(du)、时(shi)效时(shi)间等(deng)热(re)处(chu)理条件(jian)下各(ge)相(xiang)的尺寸、分布、形(xing)态(tai)及含(han)量(liang)变(bian)化(hua)的(de)有(you)限(xian)元模(mo)型(xing)， 确(que)定(ding)高温钛(tai)合(he)金(jin)中(zhong)平(ping)衡(heng)热(re)强(qiang)性(xing)和热稳定(ding)性(xing)的(de)α2 相尺(chi)寸、含量(liang)的临(lin)界(jie)转(zhuan)变值。
2 、钛(tai)及(ji)钛(tai)合(he)金(jin)主(zhu)要应(ying)用领(ling)域
由(you)钛及钛(tai)合(he)金研制情(qing)况看(kan)，开(kai)发新的合(he)金(jin)成分，解决钛合(he)金材料制备(bei)过(guo)程中存在(zai)的(de)技术和(he)工(gong)艺(yi)问题，拓(tuo)展新的应用领域具(ju)有重(zhong)要意义(yi)。钛及钛合(he)金除了在传统的航空航天(tian)和(he)海(hai)洋(yang)工(gong)程领(ling)域有应(ying)用， 其在汽(qi)车(che)、医疗(liao)器(qi)械、体(ti)育等民用领(ling)域的应(ying)用(yong)也越来越(yue)广泛(fan)。
2.1 钛(tai)及钛合(he)金(jin)在(zai)军(jun)事(shi)工业上(shang)的(de)应用
钛(tai)及(ji)钛合(he)金最早(zao)用(yong)于(yu)军(jun)工(gong)， 已成(cheng)为无(wu)可(ke)替(ti)代的(de)战(zhan)略金(jin)属，应(ying)用(yong)在航空(kong)航天(tian)、核能、军舰、战车等(deng)领(ling)域(yu)。据(ju)统计美(mei)国(guo)的F-22 新型战斗(dou)机，钛(tai)的用(yong)量高达(da)45%。主要用(yong)于(yu)发(fa)动(dong)机(ji)的(de)叶(ye)轮(lun)盘、叶片(pian)、机(ji)匣(xia)、燃烧室筒(tong)体(ti)和尾(wei)喷管等(deng)。美国(guo)的隐形战略轰炸机(ji)的发(fa)动(dong)机(ji)及壳(ke)体(ti)用(yong)了近(jin)90t 钛合金(jin)， 主要(yao)部位(wei)为发(fa)动机风扇(shan)壳体(ti)，材料(liao)为(wei)Ti-6Al-4V 合金(jin)，低压(ya)和(he)高压(ya)压(ya)缩(suo)机(ji)前端的(de)圆(yuan)盘(pan)、动(dong)翼、静(jing)翼等均(jun)使用钛材[35-36]。舰艇上(shang)的(de)各种(zhong)传声器(qi)、声呐导(dao)流罩、电(dian)话(hua)零件(jian)、水(shui)声(sheng)换(huan)能等(deng)零(ling)部(bu)件(jian)都(dou)是(shi)使(shi)用(yong)钛及(ji)钛合金(jin)制(zhi)造的(de)。舰(jian)船(chuan)上(shang)的耐(nai)压(ya)壳(ke)体、螺(luo)旋(xuan)浆(jiang)及浆轴(zhou)、通海管(guan)路(lu)、阀(fa)及其(qi)附件(jian)、发动(dong)机零(ling)件、声学装(zhuang)置等(deng)[37]部位(wei)也是(shi)使(shi)用钛(tai)及(ji)钛(tai)合(he)金制(zhi)造(zao)的(de)。钛及钛合(he)金(jin)在(zai)军事(shi)工(gong)业(ye)上(shang)的(de)使用(yong)量(liang)反映(ying)国(guo)家(jia)武(wu)器(qi)装(zhuang)备(bei)的(de)现代化(hua)程(cheng)度， 是(shi)体(ti)现(xian)军(jun)事水(shui)平(ping)和军事实力的(de)重(zhong)要(yao)标志[38-39]。
2.2 钛(tai)合金在(zai)生物(wu)医(yi)疗上的(de)应用(yong)
钛(tai)及(ji)钛合金具有密度小(xiao)、抗(kang)腐蚀性(xing)好(hao)与(yu)人体(ti)血(xue)液和(he)细胞(bao)组织相(xiang)容性(xing)好， 无毒(du)副作用(yong)与人体(ti)的(de)自(zi)然(ran)骨(gu)的各方(fang)面性(xing)能(neng)非(fei)常接近(jin)等优(you)点(dian)， 被誉为生(sheng)物(wu)医用的(de)理(li)想(xiang)材(cai)料。Ti-6Al-4V 钛合金(jin)广(guang)泛用(yong)于(yu)临(lin)床，制(zhi)作髋(kuan)关节、膝(xi)关(guan)节(jie)等(deng)外(wai)科(ke)修(xiu)复(fu)及(ji)替(ti)换材料。瑞士(shi)Sulzer医疗(liao)技(ji)术公司(si)制(zhi)造(zao)了Ti-6Al-7Nb 髋关(guan)节(jie)柄(bing)，并(bing)投放(fang)市场(chang)。Ti-Nb 系、Ti-Mo 系(xi)、Ti-Zr 系、Ti-Nb-Hf 系等被列(lie)为医用(yong)β 型合(he)金， 广(guang)泛用(yong)于(yu)牙(ya)科。Ti-13Nb-13Zr合金(jin)被(bei)正(zheng)式列为国(guo)际(ji)标(biao)准的β 型医用(yong)钛(tai)合(he)金(jin)，Ti-Zr-Sn-Mo-Nb 合(he)金(jin)应用(yong)在(zai)心(xin)血(xue)管(guan)支架上，钛(tai)及(ji)钛合(he)金还用(yong)于(yu)制(zhi)造弹(dan)性接骨(gu)板(ban)、脊(ji)柱(zhu)动(dong)态非(fei)融(rong)合固定器(qi)等(deng)多(duo)种产(chan)品(pin)。
近年来(lai)，钛及钛(tai)合(he)金经表(biao)面(mian)改(gai)性后，在(zai)生物医(yi)用(yong)上(shang)展(zhan)现(xian)出(chu)了更(geng)诱(you)人的前(qian)景。Zhao 等(deng)[40]通过表(biao)面改性，在Ti-6Al-4V 合金表(biao)面注(zhu)入(ru)C 和N，提高了合金(jin)的表(biao)面(mian)腐蚀(shi)性、粗(cu)糙度和(he)生物相容性(xing)，经手术研究发现(xian)，TiC 和TiN 层均(jun)可以(yi)诱(you)导(dao)骨形(xing)成(cheng)、减少骨吸收(shou)。
同(tong)时显著(zhu)减(jian)少(shao)了(le)关(guan)节(jie)臼(jiu)的(de)磨(mo)损(sun)， 是(shi)良(liang)好的(de)髋关(guan)节柄(bing)的(de)构件。Kawanabe 等[41]、Landor 等[42]采(cai)用(yong)等(deng)离(li)子喷(pen)涂(tu)在钛(tai)合金(jin)髋关(guan)节上(shang)喷(pen)涂(tu)了(le)一层(ceng)HA 涂层， 将钛合(he)金(jin)髋关(guan)节(jie)临床植(zhi)入(ru)人(ren)体跟踪(zong)发(fa)现(xian)，HA 涂层(ceng)促进(jin)了(le)假体(ti)与(yu)周(zhou)围(wei)骨组织良好结合(he)作用(yong)， 促进了人体骨骼的恢复(fu)。Kumar 等[43]、Ning 等(deng)[44]分别制(zhi)备研究了HA/Ti复合材(cai)料(liao)的生物活性及(ji)细胞相容， 研究(jiu)发现(xian)将(jiang)钛合(he)金(jin)植(zhi)入6 个月后可观(guan)察到周围(wei)有大量(liang)的(de)新骨(gu)形(xing)成(cheng)。Akmal[45]和(he)Zhang[46]分(fen)别(bie)制备(bei)了NiTi/HA 复(fu)合材(cai)料(liao)，发(fa)现HA 涂层(ceng)对NiTi 合(he)金的硬(ying)度(du)、导热率(lv)及生物(wu)活性(xing)等(deng)有影响。
近年(nian)钛及(ji)钛合(he)金在生(sheng)物医学中(zhong)的(de)应用(yong)呈(cheng)上(shang)升趋(qu)势，尤(you)其(qi)在牙(ya)科、骨科和(he)整形外(wai)科中(zhong)钛及钛合金(jin)材(cai)料的(de)使(shi)用(yong)量(liang)明(ming)显增加，β 类钛(tai)合金、钛(tai)合(he)金复(fu)合(he)材(cai)料(liao)、多孔(kong)材(cai)料等(deng)新型(xing)钛(tai)合(he)金(jin)材(cai)料表(biao)现(xian)出的(de)性能(neng)更诱(you)人，有(you)望取代常用的Ti-6Al-4VELI 合金(jin)。
2.3 钛(tai)及(ji)钛合金(jin)在(zai)汽车(che)领(ling)域(yu)的应用
今(jin)年来(lai)汽(qi)车(che)轻(qing)量(liang)化、排气(qi)及使用寿(shou)命的要求(qiu)不断(duan)提(ti)高， 钛及钛(tai)合(he)金材(cai)料(liao)在汽(qi)车制造(zao)业倍(bei)受(shou)青睐。
Ti-6Al-4V 合金(jin)用(yong)于(yu)制造赛车和(he)样(yang)车发动机(ji)的(de)进气(qi)阀(fa)，Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo-0.1Si 合金用(yong)于制造(zao)高端汽(qi)车发(fa)动机的进气(qi)阀(fa)和排(pai)气阀(fa)，不(bu)仅减小质量(liang)、使(shi)用寿命长(zhang)，而(er)且(qie)可(ke)靠(kao)性高(gao)，节省(sheng)了(le)燃料(liao)。德(de)国大众(zhong)汽(qi)车公司(si)在(zai)汽(qi)车上(shang)使用了钛合(he)金悬(xuan)簧(huang)使(shi)Lupo FSI 汽车(che)的(de)总质(zhi)量减小(xiao)了(le)81.6kg。雪(xue)佛来(lai)汽车(che)使(shi)用(yong)钛(tai)代替不(bu)锈(xiu)钢(gang)制造(zao)发(fa)动(dong)机的(de)排气(qi)系(xi)统(tong)部件，不(bu)但质(zhi)量减(jian)小(xiao)，而且(qie)也(ye)性能提高了。日本丰(feng)田(tian)公(gong)式采用(yong)Ti-6Al-4V/TiB钛(tai)合金复合(he)材(cai)料(liao)制(zhi)备发动机(ji)的(de)进(jin)气、排(pai)气阀(fa)及弹簧，使车(che)的质量(liang)和使(shi)用(yong)寿(shou)命(ming)明显提(ti)高(gao)[47-48]。有人预(yu)测，一旦(dan)钛(tai)在汽车(che)工(gong)业中(zhong)得到广泛应用(yong)， 那么钛(tai)材(cai)的用(yong)量将(jiang)超(chao)过(guo)目(mu)前钛(tai)及钛(tai)合(he)金在(zai)军工(gong)行(xing)业(ye)的(de)用量(liang)。
3、 钛及钛合金加(jia)工(gong)产(chan)品质量(liang)现状及(ji)存在的(de)问(wen)题
目前(qian)， 我国(guo)钛及钛合金(jin)加工(gong)产(chan)品的(de)质量水(shui)平(ping)有(you)了(le)非常(chang)大(da)的提(ti)高(gao)，绝大(da)多数(shu)产(chan)品（如(ru)海绵钛(tai)、钛锭(ding)、钛(tai)板(ban)等(deng)都采(cai)标(biao)欧标(biao)、等同(tong)于ISO 或(huo)美(mei)标）都(dou)处于(yu)世界(jie)领(ling)先水平(ping)，其他(ta)类(lei)钛(tai)及钛合金加工产品(pin)（带、箔(bo)），我(wo)国也(ye)自行制定了标(biao)准， 有(you)些(xie)标准比(bi)国际标(biao)准(zhun)稍(shao)微(wei)落后一些(xie)。总体(ti)看(kan)来(lai)，我(wo)国钛(tai)及钛(tai)合金产(chan)品水(shui)平(ping)处(chu)在世界前列(lie)水(shui)平， 但(dan)我国能生(sheng)产钛及(ji)钛(tai)合金棒的企业(ye)很多，钛棒(bang)出(chu)口(kou)量也(ye)不少，但质(zhi)量参(can)差(cha)不齐(qi)。除了宝(bao)钛(tai)集(ji)团的钛棒进入波音、空(kong)客的(de)高端(duan)市(shi)场(chang)和(he)西北(bei)有色金(jin)属(shu)研究(jiu)院(yuan)的医用钛(tai)材(cai)进(jin)入医用市场(chang)外， 其(qi)余(yu)大多是(shi)中低(di)档(dang)产(chan)品(pin)。直(zhi)径(jing)在(zai)350mm 及其(qi)以下(xia)的锻(duan)棒(bang)，产(chan)品(pin)质(zhi)量(liang)基本(ben)稳(wen)定；而350mm以(yi)上的锻(duan)棒(bang)，组(zu)织性(xing)能(neng)的(de)均匀性(xing)和(he)批次质量(liang)的稳(wen)定性还较(jiao)差(cha)， 还处(chu)于试验(yan)攻关(guan)阶(jie)段(duan)，与(yu)国外(wai)的(de)水(shui)平还(hai)有(you)较大(da)的差距。目(mu)前(qian)国外已能(neng)提(ti)供500mm、3t 多的钛锻件。随(sui)着我国大(da)型客(ke)机(ji)、大(da)型(xing)运(yun)输机(ji)等(deng)重大专(zhuan)项的(de)上(shang)马(ma)，要求锻棒(bang)最大尺(chi)寸(cun)达(da)到500mm， 甚至(zhi)到600mm。这(zhe)么大(da)尺(chi)寸的(de)锻件(jian)， 要保(bao)证(zheng)组(zu)织(zhi)和性能的(de)均(jun)匀(yun)性以及批次(ci)质(zhi)量的(de)稳定(ding)性(xing)，对钛加(jia)工企(qi)业(ye)来(lai)说(shuo)，将是(shi)巨大(da)的(de)挑(tiao)战。
2017 年(nian)国家质检总局(ju)对(dui)钛(tai)及(ji)钛(tai)合(he)金加(jia)工产(chan)品(pin)抽查了91 家(jia)企业的(de)102 批次(ci)产(chan)品。经过(guo)检(jian)验(yan)，有86家(jia)企业(ye)的97 批(pi)次产品(pin)合格，5 家企(qi)业的5 批次(ci)产品(pin)不合(he)格(ge)。经(jing)统计(ji)，本(ben)次抽(chou)查(cha)企(qi)业(ye)合(he)格(ge)率为94.5%，产品(pin)合格率(lv)为95.1%， 强制标(biao)准评(ping)定(ding)合(he)格(ge)率为100%，推荐(jian)性标(biao)准评定(ding)符(fu)合(he)率为(wei)95.05%，抽查(cha)产(chan)品(pin)销售(shou)额(e)合(he)格(ge)率为98.7%。抽查结果基(ji)本(ben)反映(ying)出(chu)钛(tai)及(ji)钛合金(jin)
加(jia)工产品(pin)行(xing)业(ye)目(mu)前实(shi)际(ji)情(qing)况， 大(da)型(xing)企业(ye)产(chan)品质量(liang)稳定(ding)，产(chan)品(pin)合格(ge)率(lv)均(jun)为100%，中(zhong)型(xing)和微(wei)型(xing)企业产(chan)品(pin)质(zhi)量(liang)较(jiao)为(wei)不(bu)稳(wen)定(ding)， 其(qi)中中(zhong)型企(qi)业产品(pin)合(he)格(ge)率为(wei)88.89%，微型企(qi)业(ye)产品合(he)格(ge)率为86.36%为(wei)最低，小(xiao)型企业(ye)产品合(he)格率为98.53%。
钛及钛(tai)合(he)金(jin)加工产品(pin)在(zai)我国已(yi)经有(you)几(ji)十年(nian)的(de)生产(chan)历(li)史，产(chan)品加(jia)工工(gong)艺(yi)已(yi)经趋(qu)于(yu)稳定(ding)，大型企业拥有一(yi)定的品(pin)牌(pai)和(he)市场(chang)优势，可在保证一定(ding)利润(run)的(de)基础(chu)上合(he)理(li)控(kong)制(zhi)产(chan)品质量和(he)有效管(guan)理生产(chan)。小微企业由(you)于规模(mo)小(xiao)、技(ji)术力量(liang)薄(bao)弱、大多数(shu)企业品(pin)牌影响(xiang)力(li)弱甚(shen)至差(cha)，只(zhi)能依(yi)靠低价产(chan)品冲击市场，为(wei)了经(jing)济(ji)利益(yi)就(jiu)会盲(mang)目(mu)降(jiang)低成(cheng)本(ben)，生(sheng)产(chan)工(gong)艺(yi)不(bu)合理或(huo)者(zhe)未严格按(an)照(zhao)生产(chan)工(gong)艺(yi)执行(xing)、监(jian)督管理(li)不到(dao)位，对产品标准以及(ji)相(xiang)关标准不(bu)熟悉(xi)、未能及(ji)时(shi)更新标准和对(dui)新(xin)标准的(de)要求(qiu)根(gen)本(ben)不(bu)知(zhi)晓，质(zhi)量检(jian)验(yan)控(kong)制不严(yan)格或(huo)者根(gen)本(ben)不(bu)进(jin)行产(chan)品(pin)质量检验(yan)。从数(shu)据中(zhong)还可看(kan)出(chu)，中(zhong)型企(qi)业(ye)合(he)格率有(you)点(dian)偏(pian)低，说(shuo)明(ming)了中型企业质(zhi)量不(bu)稳(wen)定(ding)，还(hai)要(yao)加(jia)强生(sheng)产工艺(yi)和(he)质(zhi)量(liang)管控。
4、 钛(tai)及钛(tai)合金(jin)的发(fa)展趋势(shi)
当前， 我(wo)国(guo)钛及(ji)钛合(he)金(jin)加(jia)工(gong)产(chan)品产业(ye)应用前(qian)景发(fa)展趋势(shi)应(ying)朝以(yi)下(xia)几个(ge)方(fang)向努(nu)力：
（1） 对于(yu)铸造钛(tai)及(ji)钛(tai)合(he)金(jin)应提高其(qi)性能的(de)稳(wen)定性，消(xiao)除偏析(xi)现(xian)象；研制(zhi)新(xin)型(xing)联(lian)合(he)的(de)钛(tai)合金(jin)铸造技(ji)术(shu)以开(kai)发(fa)出高(gao)强(qiang)度(du)钛合金(jin)铸(zhu)件，使(shi)其应用(yong)范围(wei)更(geng)广(guang)泛(fan)。
（2） 对于(yu)钛及钛(tai)合金管(guan)材的研制(zhi)要向高(gao)性能、低成本(ben)等方(fang)向发展， 利(li)用(yong)有限元(yuan)软(ruan)件(jian)对(dui)工艺(yi)进行(xing)模(mo)拟，建立(li)材料性能(neng)与工(gong)艺(yi)参(can)数(shu)的数(shu)据库(ku)，为开(kai)发高性(xing)能的钛及钛(tai)合金(jin)管材提(ti)供(gong)理论(lun)基(ji)础及(ji)数(shu)据(ju)支撑。
（3） 对于钛及钛(tai)合(he)金复(fu)合材(cai)料应(ying)加(jia)强对(dui)粉(fen)末(mo)粘接剂(ji)、润(run)滑(hua)剂(ji)的研究(jiu)；开(kai)发(fa)复(fu)合(he)成形(xing)技(ji)术(shu)，如(ru)注射成(cheng)形+HIP、激光技术+模(mo)具(ju)成(cheng)形(xing)技术(shu)等(deng)。进(jin)而开发(fa)出满(man)足现(xian)代社会(hui)所(suo)需的高(gao)质量(liang)、高(gao)精度的钛及钛(tai)合(he)金(jin)复合(he)材(cai)料；同时(shi)利(li)用计(ji)算机(ji)技(ji)术(shu)、增(zeng)材(cai)技术等新科技(ji)开发(fa)更为先(xian)进的粉末(mo)成形(xing)技术(shu)，从而制(zhi)备高(gao)质量、高(gao)性(xing)能(neng)的(de)钛及(ji)钛(tai)合(he)金(jin)复(fu)合材料。
（4） 对于(yu)高(gao)温(wen)钛(tai)合(he)金(jin)材料(liao)应(ying)加(jia)强(qiang)对(dui)α、β、硅化(hua)物(wu)和α2 相大(da)小(xiao)、形(xing)态及含量占比研究(jiu)，以提高高温钛合金(jin)组织稳定性(xing)，建(jian)立(li)时(shi)效(xiao)温(wen)度、时(shi)效(xiao)时间等(deng)热处理条件(jian)下各(ge)相的(de)尺寸、分布(bu)、形(xing)态(tai)及含(han)量变化(hua)的有限元(yuan)模型， 确定(ding)高温(wen)钛合(he)金(jin)中平衡(heng)热(re)强性(xing)和(he)热稳定性(xing)的α2 相尺(chi)寸、含(han)量(liang)的临(lin)界转(zhuan)变(bian)值，为开(kai)发(fa)高(gao)性能(neng)的高(gao)温(wen)钛(tai)合(he)金材料提(ti)高(gao)理(li)论支(zhi)持。
（5） 对(dui)钛(tai)及(ji)钛合金(jin)加工产业(ye)也(ye)要(yao)区(qu)别(bie)对待(dai)。要鼓励国有骨(gu)干(gan)企业(ye)实(shi)行技术(shu)改(gai)造(zao)， 着(zhe)重解决(jue)国(guo)家(jia)大(da)型(xing)工(gong)程(cheng)所需的大(da)规(gui)格(ge)、高性(xing)能钛(tai)材(cai)的规(gui)模(mo)化(hua)生(sheng)产(chan)问题， 又要鼓励(li)有一定(ding)实力(li)的中小(xiao)企业(ye)开发多样(yang)化的(de)钛(tai)产品(pin)，促(cu)进钛的应用(yong)推广(guang)，以(yi)满足(zu)国民经(jing)济(ji)各(ge)部(bu)门(men)和日用(yong)生(sheng)活领(ling)域(yu)对钛材(cai)或钛深加(jia)工产品的需求。建议设立(li)“钛新技术(shu)与新(xin)产品(pin)开发(fa)专项基金(jin)”，以(yi)鼓励
钛加工(gong)技术(shu)创新和(he)扩(kuo)大钛(tai)市(shi)场。同(tong)时(shi)，鉴(jian)于(yu)中小(xiao)钛(tai)加(jia)工(gong)企业(ye)对活(huo)跃(yue)市(shi)场、促进钛(tai)的应(ying)用(yong)起着重要(yao)作(zuo)用，建议(yi)国家设立“中小(xiao)钛加(jia)工业企(qi)业专(zhuan)项(xiang)发展基(ji)金(jin)”，重点(dian)支(zhi)持中(zhong)小加(jia)工企(qi)业(ye)做精(jing)、做(zuo)专、做(zuo)强(qiang)，提升行业(ye)整体水(shui)平。
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相(xiang)关链(lian)接
