钛(tai)加(jia)工(gong)件(jian)钛锻(duan)件等钛(tai)产品的现(xian)状(zhuang)与(yu)发展(zhan)趋(qu)势(shi)

钛(tai)被称(cheng)为继钢(gang)、铝之后(hou)而崛起(qi)的“第三(san)金(jin)属(shu)”，因(yin)其性能优(you)良(liang)，广泛用于航空航(hang)天、化(hua)工(gong)冶金、能源电力(li)、船(chuan)舶和海洋(yang)工(gong)程、汽(qi)车、建(jian)筑、体(ti)育用(yong)品(pin)及(ji)医疗(liao)器械(xie)等(deng)行(xing)业(ye)。目前，世界(jie)上(shang)能进行钛工(gong)业(ye)生(sheng)产(chan)的(de)只有美(mei)国、俄(e)罗斯、日本(ben)、中(zhong)国和(he)欧洲的少数国(guo)家(jia)，其(qi)中，以我(wo)国最(zui)具钛(tai)资(zi)源的优(you)势(shi)。据(ju)统计(ji)，我国(guo)已探明(ming)拥有8.7亿(yi)吨的(de)资(zi)源(yuan)储量(liang)，占(zhan)世(shi)界已(yi)探(tan)明储量的(de)60％左右(you)。换(huan)言(yan)之(zhi)，在(zai)我国(guo)发展钛产(chan)品及钛设(she)备(bei)，具有(you)得天独厚(hou)的(de)有利(li)条(tiao)件。

一、钛及钛合(he)金换热(re)器(qi)生(sheng)产技(ji)术(shu)现状(zhuang)和(he)发(fa)展(zhan)趋(qu)势

用钛制(zhi)作(zuo)换热(re)器(qi)具有优(you)良的耐(nai)腐蚀(shi)性(xing)、传热(re)效率高、表(biao)面光(guang)洁无(wu)结垢层(ceng)、比重(zhong)小(xiao)、强(qiang)度高(gao)、设备体积和(he)重量小等特(te)点，广(guang)泛(fan)应用(yong)于航(hang)空(kong)、宇(yu)宙(zhou)开发(fa)、海(hai)洋工(gong)程(cheng)、石油、化(hua)工、轻工(gong)、食(shi)品(pin)加工、冶(ye)金、电(dian)子(zi)、医(yi)药(yao)卫(wei)生、仪(yi)器(qi)仪(yi)表(biao)等(deng)部门(men)(见(jian)表(biao)1)。

表 1 钛(tai)及钛(tai)合(he)金(jin)设(she)备(bei)及(ji)产品(pin)的主(zhu)要应(ying) 用(yong)领域

钛对(dui)氯具有(you)很强(qiang)的抗腐蚀(shi)性。是(shi)海(hai)水(shui)淡化设备(bei)换(huan)热(re)器(qi)的(de)首(shou)选材(cai)料。目前，管壳式(shi)换热器(qi)约(yue)占(zhan)全部换(huan)热器的(de)70％左(zuo)右。在强调高效、环保(bao)、节(jie)能的(de)今天(tian)，板式换(huan)热(re)器(qi)在(zai)热交(jiao)换领(ling)域(yu)的(de)优(you)势已经(jing)日(ri)益明显最(zui)初(chu)板式(shi)换(huan)热(re)器仅用于食(shi)品加工方(fang)面(mian)，后来在(zai)石(shi)油(you)化工(gong)、制(zhi)药(yao)、造(zao)纸、机械、冶金(jin)、造(zao)船、发(fa)电(dian)等部(bu)门(men)都得到广泛(fan)的应用(yong)，近几(ji)年，在机场(chang)、酒店(dian)、商(shang)厦(sha)、轨道交(jiao)通、船舶等场(chang)合(he)，已(yi)部分(fen)地(di)替代了(le)传统(tong)的管壳式(shi)热(re)交(jiao)换器(qi)，取得(de)了(le)良好(hao)的效果。

1、钛(tai)材轧(ya)制(zhi)技(ji)术

钛(tai)换(huan)热(re)器等设备(bei)的制造(zao)水平(ping)与(yu)钛(tai)板(ban)材、带材(cai)、卷材(cai)的轧(ya)制(zhi)水(shui)平有(you)关。国(guo)内(nei)与(yu)国(guo)外在(zai)钛(tai)轧制技术上的(de)差(cha)距(ju)主要(yao)在以下(xia)几(ji)个方面：

(1)钛(tai)轧制技(ji)术：板(ban)材(cai)、卷材(cai)、带(dai)材(cai)种(zhong)类(lei)不全(quan)，国内(nei)缺(que)乏(fa)薄(bao)板、卷材(cai)轧制(zhi)技(ji)术(shu)及装备(bei)。我(wo)国(guo)钛板的(de)生(sheng)产(chan)还沿用(yong)片式(shi)生产(chan)，不(bu)能进行带(dai)式(shi)生产。更不(bu)能(neng)实现连(lian)轧：国际(ji)上(shang)普(pu)遍(bian)采用斜(xie)轧(ya)穿(chuan)孔技术制造(zao)无(wu)缝钛管，而国内仍(reng)然(ran)延续(xu)“铜(tong)包(bao)套一挤压(ya)”制(zhi)坯技术(shu)。我(wo)国钛(tai)材的(de)成品(pin)率与美国(guo)差10％以上：生(sheng)产(chan)的薄钛板(ban)仍(reng)不能(neng)满(man)足生产钛焊管的(de)需(xu)要。

(2)钛(tai)轧制设备(bei)：落后于国外，目前仍(reng)然不(bu)能(neng)生产用(yong)于制造薄壁(bi)钛(tai)焊(han)管的板材(cai)。这(zhe)类板(ban)材(cai)仍(reng)依赖(lai)进口(kou)，钛型材(cai)的生产(chan)在(zai)国内仍为空白。

2、钛材焊接(jie)技术

大多(duo)数钛(tai)合金(jin)可(ke)以(yi)使(shi)用氧乙炔(gui)焊的(de)方(fang)法(fa)进行焊(han)接(jie)：几乎(hu)所(suo)有(you)的(de)钛合金(jin)均(jun)可(ke)以使(shi)用(yong)固(gu)态焊接方法(fa)，如TIG、MIG、等离(li)子(zi)弧焊(han)、激光焊、电子束焊(han)和电(dian)阻焊等(deng)，进(jin)行焊接(jie)。其中，以(yi)TIG焊和激(ji)光(guang)焊(han)的焊接(jie)质量最(zui)好。钛合金(jin)激(ji)光(guang)焊接(jie)，因(yin)为(wei)焊接变(bian)形小(xiao)，生(sheng)产(chan)效(xiao)率(lv)高(gao)，而且(qie)比(bi)电子(zi)束焊(han)和(he)TIG焊(han)的自(zi)动(dong)化程度(du)高，因(yin)此(ci)，其应(ying)用日(ri)趋广(guang)泛。摩擦焊接(jie)因为不会产生气孔，残(can)余应(ying)力(li)小，焊(han)接质量高(gao)，也(ye)适(shi)于对(dui)钛(tai)合(he)金进行(xing)焊(han)接(jie)。已经用于(yu)汽(qi)车(che)、潜艇及飞(fei)机(ji)发(fa)动机(ji)钛(tai)部件(jian)焊接(jie)。钎(qian)焊则用(yong)于(yu)钛(tai)及其(qi)合金(jin)与其它金属(shu)的连接(jie)，亦可用(yong)于(yu)钛及钛(tai)合金的微(wei)型(xing)复杂(za)件的(de)连(lian)接。

钛(tai)材的(de)焊(han)接(jie)技(ji)术(shu)在钛(tai)设备中(zhong)起(qi)着(zhe)非常(chang)重(zhong)要的(de)作用(yong)。未来钛(tai)焊接(jie)技术(shu)的(de)发(fa)展(zhan)方向(xiang)主要是：易(yi)于(yu)操作(zuo)：焊接过程(cheng)自(zi)动(dong)化、智能化，从而提(ti)高焊接(jie)生产率(lv)；焊(han)接(jie)质(zhi)量稳(wen)定(ding)性好(hao)节约(yue)能源，有(you)利于环(huan)境保护(hu)等(deng)。

3、钛(tai)材(cai)表面(mian)处理(li)技术(shu)

任何材料都(dou)有(you)它的优(you)缺(que)点(dian)，为了(le)进一步(bu)达(da)到提(ti)高(gao)钛合金(jin)耐(nai)蚀(shi)性(xing)、耐(nai)磨性、抗(kang)微动(dong)磨(mo)损(sun)性、高(gao)温(wen)抗(kang)氧(yang)化(hua)性等目(mu)的(de)，对钛(tai)合金进行表面处理是进(jin)一(yi)步扩(kuo)大(da)钛合金(jin)使用范围的有效(xiao)途(tu)径，可(ke)以这(zhe)么说目(mu)前(qian)对(dui)金属(shu)的(de)表面(mian)处理(li)方法几(ji)乎全(quan)部应(ying)用到了(le)钛合(he)金(jin)的表(biao)面(mian)处(chu)理(li)上(shang)，包括(kuo)金(jin)属(shu)电(dian)镀(du)、化(hua)学(xue)镀、热(re)扩散、阳极(ji)氧化(hua)、热喷涂(tu)、低压离子(zi)工艺(yi)、电子(zi)和(he)激(ji)光的表(biao)面(mian)合(he)金化、非平衡磁控溅(jian)射镀(du)膜、离子(zi)氮(dan)化(hua)、PVD法制膜(mo)、离子镀膜(mo)、纳米(mi)技术(shu)等(deng)。

钛(tai)及(ji)钛(tai)合金(jin)表(biao)面处(chu)理(li)技(ji)术从(cong)以(yi)热(re)渗(shen)扩(kuo)、电(dian)镀、真空(kong)镀(du)膜(mo)等为(wei)代表(biao)的(de)传统表(biao)面(mian)强化、耐(nai)磨(mo)处理(li)技(ji)术，发(fa)展到(dao)现阶段(duan)以(yi)等离子渗、离子(zi)束、电子束(shu)、激光(guang)束(shu)的(de)应(ying)用为(wei)标志的(de)现代(dai)表(biao)面(mian)处理(li)技术(shu)，如表(biao)面(mian)氮(dan)化(hua)(气体(ti)氮(dan)化等离(li)子氮化)、表面(mian)渗元素(su)合(he)金化(hua)、激(ji)光熔覆等(deng)。目(mu)前(qian)，钛(tai)及钛合(he)金(jin)表(biao)面(mian)强化技术正朝(chao)着(zhe)多种(zhong)表面(mian)技(ji)术的(de)综(zong)合应(ying)用以及多层(ceng)复(fu)合(he)膜(mo)层(ceng)的(de)研(yan)究制备方(fang)向发展。

4、钛近(jin)净成(cheng)形技(ji)术

钛制品(pin)的(de)近净(jing)成(cheng)形(xing)技术，是(shi)以(yi)海(hai)绵钛(tai)+钛(tai)屑或(huo)钛(tai)及(ji)钛(tai)合(he)金粉(fen)末(mo)作(zuo)为原材(cai)料，利用(yong)PAM单锭熔(rong)炼(lian)技术制备铸(zhu)锭(ding)，或粉(fen)末(mo)冶金等方法(fa)制备坯料(liao)；然(ran)后(hou)通过(guo)轧(ya)制或挤压(ya)直接出(chu)成品。已广(guang)泛(fan)用(yong)于(yu)生产钛合(he)金(jin)气(qi)门(men)、连杆(gan)、简体(ti)、高尔夫球(qiu)头(tou)等。因(yin)为不需或(huo)仅(jin)需(xu)少量后(hou)续(xu)加(jia)工，在(zai)减(jian)少(shao)产(chan)品(pin)生产周(zhou)期(qi)和(he)节省原材料(liao)的(de)同(tong)时，可大大降低(di)生产(chan)成本(ben)。将会(hui)有(you)力(li)推动(dong)钛合 金(jin)的(de)应用(yong)，是(shi)今后(hou)钛(tai)合金(jin)成型技术(shu)的主(zhu)要(yao)发(fa)展(zhan)方向。

5、钛(tai)加工的(de)数(shu)值模拟(ni)技(ji)术(shu)

钛及钛(tai)合(he)金材(cai)料(liao)制备过程(cheng)的计(ji)算机模拟(ni)技(ji)术(shu)的发(fa)展(zhan)，对(dui)钛合(he)金(jin)及(ji)其产(chan)品(pin)的(de)研(yan)制(zhi)和(he)开发，开(kai)创(chuang)了更广阔(kuo)的(de)空间。先(xian)进(jin)国家(jia)先后(hou)展开(kai)了(le)对钛(tai)及(ji)钛(tai)合(he)金(jin)材料熔(rong)炼(lian)、铸造(zao)以(yi)及(ji)加工制造(zao)过程、热处理等(deng)方面的计算(suan)机(ji)模拟技(ji)术(shu)的(de)研究(jiu)和相关软件的(de)设计(ji)与开(kai)发。通过(guo)计(ji)算(suan)机的(de)模(mo)拟计(ji)算来设计(ji)加工工(gong)艺(yi)，可以(yi)避免(mian)传统(tong)设(she)计中(zhong)的(de)许(xu)多缺点，节(jie)省了人力(li)、物力(li)，同(tong)时极(ji)大地提(ti)高(gao)了新材(cai)料(liao)制备和加(jia)工工(gong)艺(yi)设计的(de)准确(que)性。

二(er)、钛(tai)压力(li)容(rong)器生(sheng)产技术现(xian)状和发展趋(qu)势

钛压(ya)力(li)容(rong)器(qi)主(zhu)要用(yong)于(yu)耐(nai)腐蚀容器。也可用作(zuo)低(di)温(wen)容器(qi)，在(zai)航(hang)空(kong)航天(tian)中(zhong)用于(yu)贮(zhu)存液体(ti)燃料(liao)。由(you)于钛材价(jia)格(ge)较(jiao)高(gao)，一(yi)般(ban)只(zhi)在钢、铝(lv)、铜(tong)等容(rong)器(qi)不能(neng)满足使用要求(qiu)时才采用钛(tai)容(rong)器(qi)。民用钛材(cai)中(zhong)约(yue)有3／4用于(yu)钛(tai)容(rong)器(qi)(含换热(re)器)，因(yin)而钛(tai)容器(qi)是钛(tai)材的(de)主要(yao)用(yong)户。

1、钛(tai)压(ya)力(li)容(rong)器的(de)焊(han)接技(ji)术压(ya)力容器广泛(fan)应用于(yu)石油、化(hua)工、锅(guo)炉(lu)等(deng)各(ge)工(gong)业(ye)部(bu)门，是(shi)国民经(jing)济生产中重要(yao)的特(te)种设(she)备。压力(li)容(rong)器是(shi)承受内外(wai)压(ya)力的设备，具(ju)有多(duo)种结构(gou)形式(shi)，基(ji)本组成(cheng)由(you)壳(ke)体、封头、法兰、接管(guan)、支(zhi)座等(deng)构(gou)成(cheng)。这(zhe)些部件均需要(yao)通(tong)过(guo)焊(han)接(jie)组装成为一个整体(ti)。因(yin)此，焊接过(guo)程(cheng)是(shi)压力(li)容器(qi)生产制造过程(cheng)中的核(he)心内(nei)容。对于(yu)压(ya)力容(rong)器(qi)而(er)言(yan)，焊接(jie)自动(dong)化技术可以(yi)概括为(wei)硬(ying)件因素(su)和软(ruan)件(jian)因素(su)。硬(ying)件(jian)因素主要(yao)指(zhi)压(ya)力(li)容器(qi)自(zi)动焊(han)接(jie)设备和方(fang)法(fa)：软件因(yin)素主(zhu)要(yao)指焊(han)接控(kong)制(zhi)技(ji)术、人(ren)工智能(neng)技(ji)术及(ji)焊(han)接专家系统(tong)等(deng)。目前(qian)，压力容(rong)器(qi)焊(han)接(jie)自动化技术在(zai)国(guo)际(ji)上已(yi)经获(huo)得(de)了广泛(fan)应(ying)用(yong)。

2，钛(tai)压力(li)容(rong)器(qi)的无(wu)损检(jian)测(ce)技(ji)术

压(ya)力(li)容器(qi)大(da)多(duo)在高(gao)温高(gao)压(ya)、低(di)温(wen)高(gao)压(ya)或(huo)高(gao)载荷(he)的条(tiao)件下(xia)运行，工况(kuang)十分恶劣：如果(guo)部(bu)件(jian)在(zai)制(zhi)造(zao)中就留有缺陷或是(shi)在使(shi)用中新(xin)产(chan)生(sheng)裂(lie)纹(wen)就(jiu)会(hui)大(da)大(da)降(jiang)低(di)其(qi)安全可靠性，若(ruo)不(bu)能(neng)及时发(fa)现，往往(wang)会导(dao)致(zhi)灾(zai)难(nan)陛后(hou)果。由(you)于(yu)无(wu)损检测(ce)技(ji)术(shu)不仅具(ju)有巨大的社会意(yi)义(yi)，也具有十分重要的经济(ji)意义(yi)，因此(ci)得到世(shi)界各(ge)国政府的(de)高(gao)度(du)重视。

声发射检(jian)测(ce)技术，始于(yu)20世(shi)纪(ji)60年代(dai)。是(shi)一(yi)种日趋(qu)成熟(shu)的(de)无损检测(ce)方(fang)法(fa)，用于(yu)压力容器检测(ce)和(he)结(jie)构(gou)的完整性评(ping)价(jia)方(fang)面(mian)，在美国(guo)、欧(ou)盟(meng)和(he)日(ri)本(ben)等工业(ye)发达国(guo)家(jia)已得(de)到广泛(fan)应(ying)用(yong)。国内也(ye)有(you)相(xiang)应(ying)检测标准，即GJB2044—1994“钛合金压(ya)力(li)容(rong)器(qi)检(jian)测方法”。

三(san)、钛铸件(jian)生产技(ji)术现(xian)状和(he)发展(zhan)趋势

钛(tai)合金(jin)铸造(zao)产(chan)品(pin)，主(zhu)要采用熔(rong)模(mo)铸造(zao)和机(ji)加(jia)工(gong)石(shi)墨(mo)型铸(zhu)造两(liang)种生(sheng)产工(gong)艺(yi)。熔模铸造适(shi)于(yu)制(zhi)造(zao)复杂(za)、大型(xing)、薄壁的铸(zhu)件(jian)：石(shi)墨(mo)型(xing)铸(zhu)造(zao)则(ze)适用于(yu)结构(gou)相(xiang)对简(jian)单(dan)的构件(jian)。

1、钛(tai)合(he)金(jin)的熔(rong)炼技(ji)术(shu)

近年来。在(zai)钛(tai)的熔炼技术(shu)方(fang)面，最(zui)引人注(zhu)目(mu)的(de)进(jin)展是发展了冷床炉(lu)熔炼技术，包括电(dian)子束(shu)冷床(chuang)炉和等离(li)子冷床炉技术。目前，冷床(chuang)炉(lu)熔炼已达到(dao)商(shang)业化水平。可熔炼重(zhong)达25t的(de)铸(zhu)锭(ding)。它能(neng)生(sheng)产(chan)无(wu)偏(pian)析(xi)、无夹杂(za)的优质(zhi)钛及钛合金(jin)铸锭，满(man)足航(hang)空(kong)转(zhuan)动部(bu)件对高性能(neng)钛材的(de)需求(qiu)。它还能生(sheng)产扁(bian)锭、空(kong)心锭，简化(hua)板材(cai)和大(da)管材的(de)后(hou)续加工(gong)，并可(ke)大(da)量回收(shou)残(can)钛(tai)。但目(mu)前这种(zhong)熔炼(lian)技(ji)术(shu)还存在(zai)成本(ben)高、操(cao)作(zuo)复杂等(deng)问(wen)题(ti)。

电(dian)子(zi)束和等(deng)离(li)子(zi)冷(leng)床熔炼(lian)工艺(yi)在(zai)美(mei)国(guo)、日本等工(gong)业发(fa)达(da)国(guo)家(jia)得(de)到了快(kuai)速(su)发展(zhan)，正(zheng)逐(zhu)渐(jian)取(qu)代(dai)传统(tong)的真(zhen)空电(dian)弧(hu)熔炼(lian)工艺(yi)。电(dian)子束已成功(gong)应用(yong)于纯钛和(he)TC4钛(tai)合金(jin)的(de)熔炼(lian)，而(er)等离子(zi)束(shu)是(shi)熔炼复(fu)杂成分(fen)钛合金的最(zui)有效手段(duan)。我国(guo)近几年(nian)才开(kai)始等(deng)离子(zi)束冷(leng)床熔(rong)炼(lian)技(ji)术(shu)的研(yan)究。

与此(ci)同(tong)时(shi)，俄(e)罗(luo)斯也(ye)发(fa)展了(le)一种(zhong)类似于冷床(chuang)炉(lu)的新型熔炼技术，即所(suo)谓的凝壳(ke)一(yi)自耗电极熔炼(lian)。此(ci)外(wai)，冷坩(gan)埚(guo)熔(rong)炼技(ji)术近(jin)来也(ye)有(you)较大发(fa)展，该(gai)熔炼(lian)技术与离(li)心浇铸工(gong)艺(yi)结合起来(lai)用(yong)于钛铸件的精(jing)密铸(zhu)造。目(mu)前(qian)正在制(zhi)造(zao)第二代(dai)的冷坩埚熔(rong)炼(lian)炉。第二(er)代(dai)冷坩(gan)埚(guo)炉(lu)可(ke)大大(da)提高熔化(hua)能(neng)力，缩短(duan)熔炼时间(jian)，并实现完(wan)全悬浮熔炼，消除(chu)金(jin)属(shu)凝(ning)壳(ke)。

我(wo)国(guo)已(yi)将研(yan)究(jiu)感应凝壳熔炼(lian)技(ji)术(shu)列入重点研究项目(mu)，中国近年(nian)来在(zai)钛(tai)合(he)金(jin)的(de)熔(rong)炼技(ji)术(shu)方面也取(qu)得(de)了很大的发展，2006年(nian)实现(xian)钛及钛合金(jin)铸(zhu)锭(ding)生(sheng)产(chan)22120t的(de)生产(chan)规(gui)模。2008年我(wo)国共生产钛(tai)锭34469吨，2008年我国共(gong)生(sheng)产(chan)钛(tai)加(jia)工材23640吨(dun)，比(bi)上(shang)一年(nian)增(zeng)加了(le)84，6％。2008年我(wo)国(guo)出口(kou)海(hai)绵(mian)钛(tai)5584，05吨(dun)，进口1133，6吨。净出口(kou)4450，45吨(dun)；出口(kou)钛加(jia)工(gong)材8046，995吨，进口(kou)3963，771吨(dun)，净(jing)出(chu)口4083，224吨(dun)；我(wo)国第(di)一次成为(wei)海绵钛(tai)和钛加工(gong)材(cai)的双净出口国(guo)。

2、钛(tai)合金(jin)的精(jing)铸(zhu)技(ji)术

采(cai)用精(jing)密(mi)铸造技(ji)术，可(ke)以(yi)生产(chan)结构(gou)复(fu)杂的(de)薄壁构(gou)件(jian)，提(ti)高钛合(he)金(jin)材料的(de)利用(yong)率，降低(di)生产成(cheng)本。近(jin)年(nian)来，钛的(de)铸(zhu)造技术方面(mian)的主要进(jin)展(zhan)是。发展了冷坩埚+离子浇铸技(ji)术(shu)、真空(kong)吸铸(zhu)技(ji)术和(he)真(zhen)空压铸技术。钛合(he)金熔模(mo)铸(zhu)造(zao)工(gong)艺(yi)主要(yao)采(cai)用(yong)三(san)种(zhong)熔模型壳：石(shi)墨(mo)熔(rong)模型(xing)壳、金属(shu)钨面层陶瓷(ci)型(xing)壳(ke)和(he)氧(yang)化(hua)物陶瓷(ci)型壳(ke)。

凝壳炉的(de)应(ying)用和(he)熔(rong)模精(jing)密铸造与金属(shu)造(zao)型、陶(tao)瓷造型工艺的(de)发(fa)展(zhan)，为(wei)许(xu)多(duo)大(da)型复(fu)杂(za)的薄壁(bi)钛铸(zhu)件缩短生产(chan)时(shi)间(jian)、降低(di)成本(ben)展现了一定的(de)空间。目(mu)前高(gao)性(xing)能(neng)的钛(tai)合金大(da)型(xing)整体精铸件，大(da)多数都(dou)是(shi)采(cai)用(yong)金(jin)属(shu)面层陶(tao)瓷型(xing)壳或氧化物(wu)面层陶瓷型壳(ke)浇(jiao)注(zhu)出来(lai)的。

大(da)型薄壁精(jing)密铸(zhu)造(zao)技术(shu)使钛(tai)铸件(jian)性(xing)能接(jie)近(jin)钛锻件(jian)。而成本较(jiao)钛锻(duan)件(jian)降低约50％。

展望(wang)未来。数字(zi)技术的应用(yong)将会(hui)带来(lai)更好的工艺模(mo)拟(ni)模型，随着(zhe)计算机工(gong)艺控制、辅助生产、无(wu)损(sun)检验(yan)技术的进步(bu)，将(jiang)促(cu)进钛(tai)精铸件的设(she)计(ji)和(he)生产，钛合金(jin)精密(mi)铸件(jian)的(de)市场(chang)前(qian)景也更加(jia)广阔(kuo)。

四(si)、钛(tai)锻件生(sheng)产技(ji)术现(xian)状(zhuang)和(he)发(fa)展(zhan)趋(qu)势

20世纪(ji)90年代以来，钛(tai)合(he)金锻(duan)件被大量推广到(dao)民(min)用领域，如环保(bao)设(she)备、汽(qi)车(che)、石(shi)油(you)化(hua)工(gong)、电(dian)力、生(sheng)物(wu)医学(xue)、建(jian)筑、体(ti)育休(xiu)闲(xian)等(deng)行业(ye)，且(qie)市场(chang)需求越(yue)来(lai)越大(da)。

1、钛合金(jin)精密模锻(duan)技(ji)术

与普通(tong)模锻相(xiang)比(bi)，精(jing)密模锻(duan)能(neng)获得(de)表(biao)面(mian)质量好(hao)、加(jia)工(gong)余量少和(he)尺寸(cun)精(jing)度较高(gao)的锻件(jian)主要(yao)应(ying)用在两个方面(mian)：一(yi)是精化(hua)毛(mao)坯(pi)，即(ji)利用精(jing)锻工(gong)艺取(qu)代(dai)粗(cu)切削加(jia)工(gong)工(gong)序(xu)：二是精(jing)锻零件，即通(tong)过(guo)精密模锻(duan)直接获(huo)得成品零(ling)件(jian)。精密模(mo)锻(duan)发展的总趋势(shi)是产品的复(fu)杂化(hua)和质量(liang)优化：工艺(yi)设(she)计(ji)的模(mo)拟(ni)化(hua)和准(zhun)确化(hua)：模具(ju)设计(ji)制(zhi)造技(ji)术(shu)的CAD／CAM一体化(hua)。

TC4钛合金(jin)的α-β预制(zhi)坯(pi)与β终(zhong)锻相(xiang)结(jie)合(he)的锻(duan)造工艺，不(bu)但(dan)能降(jiang)低(di)设(she)备吨位、节(jie)约(yue)能(neng)耗(hao)，还能够(gou)利用(yong)TC4在(zai)β相(xiang)区(qu)极好的塑性(xing)，使(shi)复(fu)杂零(ling)件成型(xing)性(xing)好。只要(yao)锻件在β相(xiang)区终锻(duan)变形(xing)量(liang)足够大，就(jiu)能(neng)达(da)到(dao)细化(hua)晶粒(li)、提高制件(jian)的(de)断(duan)裂(lie)韧(ren)性、高温(wen)抗蠕变(bian)性(xing)能和高温(wen)疲(pi)劳(lao)性(xing)能的(de)目的。

2、钛(tai)合金等温(wen)锻造(zao)技术(shu)

在钛(tai)合金的热(re)加工中(zhong)，加热温度(du)至关(guan)重(zhong)要。温(wen)度越(yue)低(di)变形(xing)抗力(li)越大，且易(yi)产生裂(lie)纹等(deng)缺陷(xian)。同时(shi)对变(bian)形(xing)速度也(ye)有(you)很(hen)大(da)的(de)依赖(lai)性，这些都是(shi)锻造(zao)中(zhong)应该特(te)别注(zhu)意的(de)地(di)方。

钛(tai)合(he)金等(deng)温(wen)锻造技(ji)术(shu)是(shi)一(yi)项(xiang)新(xin)的(de)工艺方(fang)法(fa)，该工艺结合(he)热机械处(chu)理能获得综(zong)合(he)力学(xue)性(xing)能(neng)最(zui)优化(hua)的钛合(he)金等温锻(duan)件(jian)，但(dan)在模具材料、模(mo)具(ju)制(zhi)造(zao)和(he)模(mo)具(ju)加(jia)热(re)装(zhuang)置(zhi)等(deng)方面的(de)成(cheng)本投(tou)入比(bi)常规锻造(zao)方法(fa)要高(gao)，因(yin)而近(jin)年来大多(duo)用(yong)于(yu)制造航(hang)空(kong)航天(tian)工业(ye)中(zhong)飞(fei)机的(de)零部(bu)件(jian)。

宝(bao)钢公(gong)司，借助于计算机(ji)模(mo)拟的(de)帮助(zhu)，采用等温(wen)锻(duan)造(zao)技(ji)术(shu)，成(cheng)功地(di)锻造(zao)出了(le)国内最(zui)大的(de)TA15钛(tai)合(he)金整(zheng)体(ti)精(jing)密框形(xing)件(jian)，该(gai)锻(duan)件的研制成(cheng)功(gong)，标志(zhi)着(zhe)我(wo)国具(ju)备(bei)了(le)大型钛合(he)金锻(duan)件(jian)的(de)生(sheng)产能(neng)力(li)，拉近了(le)与先(xian)进(jin)国(guo)家的(de)距(ju)离，为(wei)研(yan)制(zhi)更(geng)大型的钛(tai)合(he)金(jin)复(fu)杂精(jing)锻件奠(dian)定(ding)了(le)良好(hao)的(de)基础(chu)。

3、钛合(he)金(jin)超(chao)塑(su)性(xing)成(cheng)形(xing)技术

超塑成(cheng)型(xing)技(ji)术被(bei)视(shi)为(wei)解决复杂(za)、大型(xing)或用(yong)常规成型方法难(nan)以加(jia)工(gong)的材(cai)料(liao)成型的(de)一个(ge)重(zhong)要途(tu)径(jing)，并(bing)被(bei)誉(yu)为(wei)面(mian)向21世纪的成型(xing)技术(shu)。这(zhe)是(shi)因(yin)为，这(zhe)种技术(shu)能显(xian)著(zhu)地降(jiang)低(di)构(gou)件(jian)成(cheng)本(ben)、减轻质量(liang)、节约原(yuan)材(cai)料(liao)和解决(jue)加工困难(nan)的问题。

目(mu)前，钛(tai)合(he)金(jin)超(chao)塑(su)成(cheng)形技(ji)术主要应用于航(hang)空(kong)航天领(ling)域，开发(fa)在(zai)其它领(ling)域的应用(yong)将(jiang)是(shi)超(chao)塑(su)成(cheng)形(xing)技术(shu)发(fa)展的(de)必然趋(qu)势(shi)。钛合(he)金(jin)超(chao)塑(su)性成(cheng)形技术的(de)应用有(you)：超(chao)塑(su)性(xing)等温锻(duan)造(zao)、超(chao)塑(su)性(xing)挤(ji)压(ya)、超塑性(xing)气(qi)胀(zhang)、超(chao)塑性(xing)成形(xing)与扩(kuo)散连(lian)接(jie)结(jie)合技(ji)术(shu)、钛合(he)金(jin)超塑性成(cheng)形模(mo)具(ju)材料(liao)选用研(yan)究等。

超塑(su)性成型(xing)是钛(tai)合金零部(bu)件的(de)最好成形(xing)方(fang)法(fa)，非常(chang)适用(yong)于制造(zao)导(dao)弹(dan)零部(bu)件，如(ru)钛(tai)合(he)金(jin)导(dao)弹(dan)外(wai)壳(ke)、整流(liu)罩(zhao)、容(rong)器(qi)、梁和框(kuang)及钛球等(deng)。

目前，开(kai)发出(chu)的超(chao)塑性(xing)钛合金(jin)有(you)：Ti一(yi)6Al一4V、Ti一6A1—5V、Ti一(yi)6A1—4V一2Ni、Ti一(yi)10V-2Fe一3A1等，其(qi)中Ti一6A1—4V的(de)使用已较(jiao)为(wei)广(guang)泛(fan)。

国内，宝(bao)钢(gang)开发了(le)钛(tai)合金(jin)锻(duan)件近净(jing)形(xing)技(ji)术(shu)——等(deng)温(wen)超(chao)塑(su)变形(xing)工(gong)艺(yi)的(de)研究(jiu)。通过将锻件(jian)毛(mao)坯放置在(zai)加热(re)到变(bian)形(xing)温(wen)度(du)或(huo)接(jie)近变(bian)形(xing)温(wen)度的模具(ju)中，进(jin)行(xing)较(jiao)慢(man)速(su)度(du)变(bian)形(xing)而(er)获(huo)得(de)近净(jing)形(xing)尺(chi)寸(cun)锻件(jian)，这种工艺得到越(yue)来(lai)越(yue)多的(de)应(ying)用。

4、钛合金的(de)热(re)处(chu)理(li)技(ji)术

对钛合金(jin)进行固溶淬(cui)火(huo)和时(shi)效强化处(chu)理(li)，能(neng)获(huo)优异工(gong)艺(yi)性能(neng)和使用(yong)性(xing)能(neng)，达(da)到提(ti)高(gao)产(chan)品质量、延(yan)长(zhang)使用(yong)寿命(ming)、提(ti)高经(jing)济(ji)效(xiao)益的目(mu)的。

英国(guo)伯(bo)明(ming)翰大学(xue)研(yan)制(zhi)开(kai)发了(le)一(yi)种(zhong)陶瓷相转(zhuan)变(bian)处(chu)理(li)技(ji)术，该技(ji)术(shu)通(tong)过(guo)热(re)处(chu)理(li)在一TiA1合金表面形成氧化(hua)铝(lv)和(he)二氧(yang)化钛的陶(tao)瓷(ci)相(xiang)复(fu)合层。用该(gai)技(ji)术(shu)制造的(de)γ—TiA1合(he)金发(fa)动(dong)机(ji)阀。可以(yi)将(jiang)剪切抗力(li)提高(gao)100倍(bei)。利(li)用这(zhe)种(zhong)技(ji)术(shu)，也可以在(zai)TiNi形(xing)状(zhuang)记(ji)忆合(he)金表(biao)面形TiO陶(tao)瓷(ci)相(xiang)复合层(ceng)。

五(wu)、结束语

可以预料(liao)钛材(cai)料在(zai)21世(shi)纪将会作为(wei)重要(yao)的(de)新(xin)材料(liao)而得到更为(wei)广(guang)泛(fan)的(de)应用(yong)。因此，低成(cheng)本(ben)钛(tai)合(he)金(jin)和低成(cheng)本加(jia)工(gong)方法的(de)研(yan)究(jiu)开(kai)发(fa)已(yi)势在(zai)必(bi)行(xing)，而降(jiang)低原材料生产成(cheng)本更是(shi)首(shou)当其冲(chong)。我国(guo)作为(wei)钛资(zi)源和钛(tai)原(yuan)料大(da)国(guo)，更(geng)应大力加强(qiang)海(hai)绵钛(tai)新生(sheng)产(chan)工(gong)艺(yi)和(he)新(xin)型低成本钛(tai)合(he)金(jin)的研(yan)究与开发(fa)，并努力(li)跟(gen)踪(zong)国外冷床炉(lu)精(jing)炼技术、电(dian)渣熔炼(lian)技术(shu)、连(lian)铸(zhu)连轧技术、真空压铸(zhu)技(ji)术(shu)、粉(fen)末成(cheng)型(xing)技术(shu)等先(xian)进(jin)的制造(zao)技术，大(da)力开发(fa)和研(yan)制具有(you)自(zi)主知识(shi)产(chan)权(quan)的新(xin)技(ji)术(shu)，从而实现(xian)大幅(fu)度降(jiang)低(di)钛(tai)合(he)金生(sheng)产和(he)零(ling)件制造(zao)成(cheng)本(ben)，为扩(kuo)大(da)钛(tai)合金(jin)的应用和赶(gan)超(chao)钛合金应用(yong)的世(shi)界先进水(shui)平打下(xia)坚实(shi)的技术(shu)基础。

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