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钛及钛合金加工成型方式调研及建议
攀钢集团研究院有限公司信息研究所
2017年6月
摘要：目前我国开展钛及钛合金型材加工的企业主要有宝钛、西部钛业、攀钢、宝钢、湖南金天、洛阳725所、云钛等。经过几十年的发展，已经取得了极大的进步，已经掌握简单断面钛及钛合金型材生产技术，但对于复杂断面、性能要求高的许多航空航天用钛及钛合金型材还要依靠进口。在钛铸件方面，北航在航空发动机和飞行器方面成为国内唯一为法国Airbus、SNEC-MA、美国GE、比利时宇航等提供钛合金铸件的供应商；宝钛完善热等静压设备为大规模生产钛及钛合金精密铸件打下了基础。在锻造方面，宝钛生产出4500m深潜器用宽幅厚板、飞机发动机挂架用TC4钛合金锻件、钛及钛合金材台阶长轴等产品，是国产大飞机C919钛材的国内供应商；西部超导锻造制备的φ500mm棒材，重量超过5t。在挤压方面，近年宝钢、西部钛业、浙江五环等先后引进了挤压机，为生产大规格钛管和型材提供了必需的装备。在棒线材生产方面，西北有色院采用二辊轧机和四辊轧机，生产出各种矩形材、直角正方、直角矩形、各种圆角四方和圆棒产品以及眼镜架型材、表链型材和其他型材产品，还引进了轧制＋拉拔生产六方棒和异形棒的生产线；洛阳核新钛业产能2000吨的钛棒材生产线和线材生产线于2016年下半年建设，预计于2019年下半年投产。在热轧钛板方面，宝钛、中铝沈加、湖南金天、攀钢、宝钢、西部钛业、云钛均能够生产钛板或钛卷；在钛板带冷轧方面，有宝钢六辊轧机特种金属板带生产线、湖南金天20辊冷轧机组、宝钛1200mm四辊可逆式冷轧机组、西部钛业1780mm六辊可逆式冷轧机组。钛粉末冶金是当前研究的热门，该技术具有高效、高精度、高性能及低成本的特点，在国外已有多种技术实现应用，但在我国，除了3D打印已经获得实际应用外，其它技术大多处于实验室研究阶段，攀钢除了在锻造、轧制、热挤压等方面加大研发力度外，还应投入技术力量积极开展钛粉末冶金成型技术研究，为将攀钢建设成为一流的钛及钛合金生产商开发和完善各种钛及钛合金成型技术。
1前言
钛及钛合金由于其优异的性能在航空航天、军事海洋等领域得到广泛应用，但由于其高昂的价格在民用工业、体育休闲等领域的应用受到极大限制。钛及钛合金型材作为一种近终形的半成品零部件，加工余量少结构效益高，综合性能优异，具有很大的市场潜力，目前钛及钛合金型材加工成型方式主要有锻造、铸造、轧制、拉拔、挤压等方法，但钛及钛合金属于难成型金属，普遍存在成型工序成本高、生产效率低、质量控制难等缺点，这些缺点直接制约了钛及钛合金在各领域的应用和推广。
俄罗斯从1953年开始研发航空发动机隔框型材、翼翅型材和壁板等各种钛合金型材，以玻璃润滑剂为基础采用热挤压工艺生产的钛合金型材，其生产技术水平高，上萨尔达阿维斯玛是国际一流的钛及钛合金型材供应商。美国1948年钛金属实现工业化生产，1950年美国首次在F-84战斗机上用钛合金制作隔热板、导风罩、机尾罩等非承力构件，，美国热挤压成型技术发展迅速。在1968年形成了航空用钛及钛合金型材的专用生产规范，目前，美国RMI公司掌握着大规格钛合金型材的领先生产水平。
目前我国航空航天用钛及钛合金型材还要依靠进口，尽管已经掌握部分简单断面钛及钛合金型材生产技术，但对复杂断面的钛及钛合金型材还需要进一步的深入研究和开发。1971年宝钛引进3150t卧式挤压机投产，目前可挤压出简单断面的多种钛合金型材；2009年宝钢引进了6000t挤压机提升了我国热挤压钛合金型材的生产装备水平；2011年航空工业领域的TC4型材冷拉技术取得了成功；2014年宝钛在3150t挤压机挤制TC4“T”型钛合金型材取得突破。
近年来，攀钢在“主攻钒钛”战略思想指导下，钛及钛合金生产得到极大发展，已经形成锻材、棒线材、板带材、无缝管等系列产品，年生产量超过了3000t，已经占据国内较大的市场份额，但攀钢钛及钛合金型材生产毕竟起步晚，产品也主要集中在中低端，要快速发展高端产品、进一步提升产品影响力，除了现有工艺技术升级换代、产品结构调整优化外，更需要研究及应用新型钛及钛合金加工成型技术，实现弯道超车，打造国内一流钛及钛合金生产商。
2常规成型技术
2.1 铸造成型技术
钛合金铸造技术主要有真空凝壳铸造技术、冷坩埚+离子浇铸技术、真空吸铸技术、真空压铸技术、真空离心浇铸技术等。钛及钛合金铸造可以直接制造形状复杂的零件，免去大量的机械加工工序，提高材料的利用率，一般锻件的材料利用率仅为10%～15%，而一般铸件利用率为45%，近年发展的精密铸造则可达70%～90%。由于精密铸造技术材料利用率高，大大降低了成本，使很多大型、形状复杂的薄壁钛铸造产品能够生产，成为当前的发展热门。
2.1.
