引 言

钛及钛合金具有质轻、比强度高、耐侵蚀性好，，，，，，，，以及卓越的高温顺低温性能等特征，，，，，，，，是优质的结构质料，，，，，，，，在航空、航天、海洋、电力、化工、冶金、轻工、能源、环保等领域具有普遍的应用 [1] 。。。。。。。。我国钛合金工业起步于20世纪60年月，，，，，，，，经由几十年的生长，，，，，，，，其研究、制造水平有了很大的提高，，，，，，，，并起源形成了自己的船用钛合金系统，，，，，，，，且已能生产板、管、棒、饼、环、丝和铸件等多种形式产品，，，，，，，，能知足差别强度级别和差别部位的要求 [2] 。。。。。。。。然而，，，，，，，，随着工业手艺的厘革和生产力水平的提升，，，，，，，，钛合金的需求和应用规模获得进一步提升，，，，，，，，尤其是对高性能低本钱钛合金的迫切需求逐渐成为我国现代化工业不得不面临的严肃问题。。。。。。。。

本文团结海内外钛合金的生产研究现状，，，，，，，，划分综述了高性能钛合金和低本钱钛合金的生长现状，，，，，，，，并探索了未来高性能低本钱钛合金的生长趋势，，，，，，，，为实现低本钱制备高性能钛合金指明晰偏向。。。。。。。。

1 、高性能钛合金生产应用现状

钛是一种主要的战略金属质料，，，，，，，，因其卓越的物理和化学性子，，，，，，，，在众多领域内展现出无可替换的优势，，，，，，，，被誉为“第三金属”、 “空中金属”、 “海洋金属”以及“智能金属”[2] 。。。。。。。。钛的职位日益显赫，，，，，，，，其应用规模也一直扩大，，，，，，，，特殊是在航空航天等高端手艺领域，，，，，，，，钛及钛合金质料的需求泛起出快速增添的趋势，，，，，，，，对证料性能的要求也随之提高。。。。。。。。在航空航天领域，，，，，，，，钛及钛合金质料不但需要具备优异的强度与塑性匹配，，，，，，，，还必需具备高的断裂韧性、低的裂纹扩展速率、优异的疲劳性能、长期的蠕变性能、高温性能以及高的探伤性能，，，，，，，，以知足结构件在损伤容限设计方面的严酷要求，，，，，，，，从而确保航空航天器的清静性和可靠性 [2] 。。。。。。。。另一方面，，，，，，，，随着手艺的一直前进，，，，，，，，对大型薄壁构件用钛板材的需求也在增添。。。。。。。。这类宽幅薄板不但要求具有更高的力学性能，，，，，，，，还要求晶粒度更细、外貌光洁度更高，，，，，，，，以知足后续成型件的细密要求。。。。。。。。

这些特征的提升，，，，，，，，进一步拓宽了钛质料在航空航天领域的应用规模，，，，，，，，同时也推动了钛及钛合金质料加工手艺的立异和生长。。。。。。。。追求更高的综合性能已经成为航空航天用钛板材生长的主要偏向之一。。。。。。。。通过一直的手艺立异和工艺刷新，，，，，，，，钛及钛合金质料的应用领域将越发普遍，，，，，，，，其在国家战略中的职位也将越发稳固。。。。。。。。

1.1 外洋高性能钛合金的生产应用现状

在外洋，，，，，，，，美国 Timet （Titanium Metals Corpora-tion）、RTI（RTI International Metals, Inc.）以及俄罗斯VSMPO（VSMPO-AVISMA）等少数顶尖公司，，，，，，，，依附其在手艺和设惫亓显著优势，，，，，，，，已乐成突破了大型钛合金铸锭的高纯净制备手艺、宽厚板材和宽幅薄板制备手艺的重大挑战。。。。。。。。这些手艺突破不但提升了产品的综合性能，，，，，，，，还确保了批次的稳固性、可靠性和一致性，，，，，，，，为航空工业提供了高质量的质料包管。。。。。。。。

Timet公司，，，，，，，，作为全球领先的钛及钛合金产品制造商之一，，，，，，，，在航空航天领域具有显著的影响力。。。。。。。。

公司在全球规模内设有多个生产基地与效劳中心，，，，，，，，包括在美国和欧洲的战略熔炼和轧制设施，，，，，，，，以知足全球市场对高质量钛产品的需求。。。。。。。。公司的主要产品涵盖钛及钛合金铸锭、板材、棒材及其他制品，，，，，，，，普遍应用于航空航天、工业制造和医疗装备等领域。。。。。。。。依附完整的供应链、细密的研究装备以及数十年的富厚履历，，，，，，，，Timet 在全球钛生产商中占有主要职位。。。。。。。。别的，，，，，，，，公司起劲与自力研究机构和大学相助，，，，，，，，致力于推动钛质料手艺的立异与生长。。。。。。。。

RTI公司是全球领先的先进钛合金及其他特种金属产品生产和供应商，，，，，，，，效劳于商业航空、国防、能源和医疗装备等多个市场，，，，，，，，提供从原质推测制品的一整套供应链解决计划。。。。。。。。在钛合金领域，，，，，，，，RTI拥有显著的手艺优势和市园职位，，，，，，，，其产品普遍应用于高科技工业领域，，，，，，，，包括航空航天、能源、化工和医疗等。。。。。。。。别的，，，，，，，，RTI还提供工程设计、焊接、切割、铸造、组装等效劳，，，，，，，，以知足差别客户的多样化需求。。。。。。。。依附在钛合金及其他特种金属领域的深挚手艺积累和普遍的市场应用，，，，，，，，RTI已成为全球规模内极具影响力的质料供应商之一。。。。。。。。

VSMPO公司是全球最早、最大的钛材制造商之一。。。。。。。。该公司拥有完整的笔直一体化生产线，，，，，，，，能够生产从初级产品（海绵钛）到通用质料产品（如棒、板、线、管、型材），，，，，，，，以及锻压成型产品（如锻件、环形件等）。。。。。。。。这些产品普遍应用于航空航天、能源化工、船舶汽车以及医疗器械等领域。。。。。。。。公司每年向全球凌驾50个国家和地区供应种种钛材产品，，，，，，，，包括钛板、钛棒、无缝管、焊接受、钛型材和钛锻件等。。。。。。。。其主要客户包括美国波音公司、欧洲空客公司等国际着名企业。。。。。。。。只管面临国际制裁和政治压力，，，，，，，，VSMPO公司依然坚持了较高的生产能力，，，，，，，，并继续在全球钛材市场中占有主要职位。。。。。。。。

综上所述，，，，，，，，外洋生产商能够批量生产多种品种和规格的钛合金质料，，，，，，，，以顺应差别航空器和发念头的需求。。。。。。。。部分钛合金板材可稳固生产至最薄100 mm 、最宽1 500 mm，，，，，，，，极大地扩展了其在航空领域的应用规模。。。。。。。。无论是在飞机结构部件照旧航空发念头的要害组件中，，，，，，，，这些质料的普遍应用充分展示了其高性能和高可靠性，，，，，，，，从而赢得了海内外的普遍认可和信托。。。。。。。。通过手艺立异和严酷的质量控制系统，，，，，，，，外洋厂商确保了产品的高标准和高质量，，，，，，，，使其成为全球航空制造商的首选质料。。。。。。。。一连的手艺生长和市场拓展进一步牢靠了上述企业在全球航空钛合金板材市场的领先职位。。。。。。。。

1.2 我国高性能钛合金的生产应用现状

在目今阶段，，，，，，，，我国生产的相关产品由于受到现有装备能力及工艺手艺水平的限制，，，，，，，，与国际上蓬勃国家的同类产品相比，，，，，，，，保存较为显著的性能差别。。。。。。。。详细来说，，，，，，，，凭证国军标（GJB 2505A-2018）的划定，，，，，，，，关于板材产品的通例力学性能和长期性能设定了明确的要求。。。。。。。。然而，，，，，，，，在探伤标准方面，，，，，，，，该标准仅对厚度在670 mm规模内的TA15板材制订了详细的规范，，，，，，，，并且这些规范的要求相对较低，，，，，，，，仅为A1级别（Φ1.29 dB）。。。。。。。。而关于其他类型的板材产品，，，，，，，，以及这些产品在现实应用中直接相关的探伤杂波水平、断裂韧性和疲劳性能等方面，，，，，，，，现行的国家军用标准并没有给出明确和详细的要求。。。。。。。。

以TC4等为代表的高性能钛合金质料，，，，，，，，在我国的航空工业中饰演着至关主要的角色 [3] 。。。。。。。。这些质料不但是目今主力飞机、新研发机型、高效发念头以及先进导弹等的要害组成部分，，，，，，，，并且在制造历程中对证料的性能要求极高。。。。。。。。特殊是40~100 mm的钛合金厚板以及0.52 mm的宽幅薄板，，，，，，，，因其须要的结构强度和耐高温性能，，，，，，，，在大型飞机、新型战斗机、先进导弹和高性能发念头中的应用尤为要害。。。。。。。。海内新批产的某型号军用飞机接纳的TC4厚板，，，，，，，，不但需要知足高探伤标准（Φ1.212 dB），，，，，，，，还必需坚持优异的断裂韧性和优异的高温性能，，，，，，，，以确保飞机在极端条件下的可靠性和清静性；；；；；；某新型战斗机用TC4薄板，，，，，，，，其板幅宽度抵达了1 500 mm，，，，，，，，要求优异的超塑/扩散毗连性能。。。。。。。。这种薄板的使用不但提高了战机的整体性能，，，，，，，，还要求对每一块板材举行严酷的探伤检测，，，，，，，，以包管最终产品的质量。。。。。。。。目今，，，，，，，，我国迫切需要实现上述高性能钛合金板材的稳固批量化生产。。。。。。。。

2 、低本钱钛合金生产应用现状

钛合金，，，，，，，，作为一种性能优异的金属质料，，，，，，，，在众多领域展现出奇异的价值。。。。。。。。然而，，，，，，，，与钢铁等古板金属质料相比，，，，，，，，钛合金的生产成内情对较高，，，，，，，，这很洪流平上限制了其在民用航空、武器制造、修建工程、汽车工业以及其他领域的普遍应用。。。。。。。。钛合金的高强度、低密度、优异的耐侵蚀性和耐高温性能使其成为上述领域中的理想质料，，，，，，，，但高昂的价钱阻碍了它的推广和生长。。。。。。。。因此，，，，，，，，低本钱钛合金的研制事情成为科研事情者和工业界亟待解决的问题。。。。。。。。

凭证对钛合金产品本钱组成的剖析，，，，，，，，如图所示，，，，，，，，钛合金的本钱主要取决于质料本钱以及熔炼和加工本钱 [4] 。。。。。。。。在海绵钛生产手艺未取得重大突破之前，，，，，，，，仅接纳价钱低廉的合金化元素难以显著降低钛合金的本钱。。。。。。。。因此，，，，，，，，缩短加工制造流程成为目今降低钛合金本钱的主要手艺途径。。。。。。。。

随着EB炉熔炼手艺的一直前进和成熟，，，，，，，，钛合金的低本钱制备成为可能。。。。。。。。首先，，，，，，，，EB炉极洪流平上提高了返回料的使用率。。。。。。。。古板真空自耗电弧熔炼（VAR）手艺在添加返回料时保存诸多限制，，，，，，，，最多只能添加30%的返回料，，，，，，，，并且难以有用去除崎岖密度夹杂物。。。。。。。。相比而言，，，，，，，，EB炉能够添加70%~80%的返回料，，，，，，，，在一定水平上降低了原质料的本钱，，，，，，，，且提高了质料的综合使用效率。。。。。。。。其次，，，，，，，，EB炉在熔炼历程中能够一次性熔炼出铸锭，，，，，，，，与VAR手艺相比，，，，，，，，后者至少需要熔炼两次才华抵达相同的效果。。。。。。。。镌汰熔炼次数不但缩短了生产周期，，，，，，，，还直接降低了熔炼本钱，，，，，，，，从而提高了生产效率。。。。。。。。别的，，，，，，，，EB炉具备熔炼扁锭的能力，，，，，，，，加工流程相较VAR熔炼而言更为直接和高效。。。。。。。。VAR熔炼出的圆锭需要经由开坯铸造成板坯后才华轧制板材，，，，，，，，增添了中心环节的本钱和消耗；；；；；；而EB炉显著缩短了加工流程，，，，，，，，降低了中心消耗，，，，，，，，进而而显著降低了加工本钱。。。。。。。。因此，，，，，，，，EB炉熔炼为钛合金的低本钱化制备提供了主要的手艺支持。。。。。。。。通过提高返回料的使用率、镌汰熔炼次数以及优化加工流程，，，，，，，，不但降低了生产本钱，，，，，，，，还提高了生产效率，，，，，，，，关于推动钛合金在各个领域的应用具有主要意义。。。。。。。。

EB炉熔炼手艺，，，，，，，，作为一种先进的质料制备要领，，，，，，，，在全球规模内获得了普遍的关注和快速的生长。。。。。。。。特殊是在美国，，，，，，，，该手艺不但生长成熟，，，，，，，，并且其生产能力在偕行业中居于领先职位。。。。。。。。据统计，，，，，，，，美国的EB炉熔炼产能约占天下钛熔炼总产能的45%，，，，，，，，充分展示了其在钛金属生产领域中的主要性和应用普遍性。。。。。。。。在航空级钛合金的生产中，，，，，，，，美国接纳EB+VAR双联工艺举行熔炼，，，，，，，，有用解决了铸锭中高、低密度夹杂物的问题，，，，，，，，显著提高了钛合金的纯度和质量。。。。。。。。通过接纳EB+VAR双联工艺，，，，，，，，能够有用预防冶金缺陷的爆发，，，，，，，，从而阻止可能由质料缺陷引 起的灾难性事故 [5] 。。。。。。。。这关于航空转动件、结构件等要害质料至关主要，，，，，，，，其质量直接关系到航空器的清静和可靠。。。。。。。。因此，，，，，，，，EB炉熔炼手艺被以为是实现钛合金质料零缺陷纯净化手艺的主要途径。。。。。。。。

2.1 外洋低本钱钛合金的生产应用现状

在航空领域，，，，，，，，关于要害部件使用的大截面钛合金质料而言，，，，，，，，接纳短流程化热加工手艺降低生产本钱，，，，，，，，已成为国际主流的航空结构件用高性能钛合金低本钱化制备的主流工艺蹊径。。。。。。。。现在，，，，，，，，钛合金厚板的销售价钱约莫控制在300元/kg左右。。。。。。。。在西欧国家，，，，，，，，钛合金薄板的生产历程中普遍接纳返回料，，，，，，，，并接纳EB+VAR双联工艺，，，，，，，，有用降低了原质料的生产本钱。。。。。。。。同时，，，，，，，，通过有限的变形火次及变形量，，，，，，，，制备出组织匀称、性能一致性好的钛合金板材，，，，，，，，其销售价钱一样平常不凌驾500元/kg。。。。。。。。

在武器用钛合金板材领域，，，，，，，，美国已经设计并研发了一种专用的ATI425（Gr.38）钛合金 [6] 。。。。。。。。这种钛合金的奇异之处在于其能够使用凌驾50%的TC4返回料，，，，，，，，这不但降低了生产本钱，，，，，，，，还提高了质料的再使用率。。。。。。。。为了进一步提升钛合金的性能和应用规模，，，，，，，，美国率先针对EB炉单次熔炼手艺开展深入研究，，，，，，，，研制的TC4钛合金板材质量稳固、可靠，，，，，，，，且生产越发高效，，，，，，，，被普遍应用于M2战车的要害部位，，，，，，，，包括指挥舱、防护装甲和顶部装甲等。。。。。。。。随着上述质料的乐成应用，，，，，，，，美国由此形成了一套相关的标准系统。。。。。。。。这些标准不但为钛合金板材的生产和应用提供了明确的指导，，，，，，，，还确保了产品的性能和质量能够知足军事领域的严酷要求。。。。。。。。通过这些标准化事情，，，，，，，，美国在武器用钛合金板材的研发和应用方面取得了显著的成绩，，，，，，，，为全球钛合金手艺的生长和应用树立了新的标杆。。。。。。。。

2.2 我国低本钱钛合金的生产应用现状

现在，，，，，，，，海内航空用钛合金的熔炼主要接纳VAR 熔炼手艺。。。。。。。。关于质量要求较高的钛合金铸锭，，，，，，，，通常需要经由三次VAR熔炼历程，，，，，，，，以确保唬唬；；；竦靡蛩卦瘸啤⑷毕萋实偷母咧柿恐А。。。。。。。我国航空用钛合金厚板和薄板，，，，，，，，都接纳“新料”举行VAR熔炼，，，，，，，，且板坯铸造火次及轧制成材率、轧制周期与西欧国家相比均保存一定的差别。。。。。。。。现在，，，，，，，，海内钛合金厚板的销售价钱约莫为500元/kg，，，，，，，，而薄板产品的销售价钱约为800元/kg，，，，，，，，显著高于外洋同类产品的价钱水平。。。。。。。。

在海内，，，，，，，，西北有色金属研究院与西部钛业有限责任公司作为行业先锋，，，，，，，，致力于低本钱钛合金的研究与开发。。。。。。。。通过接纳低本钱的Fe-Mo中心合金替换古板TC4合金中的腾贵元素V，，，，，，，，乐成研制出多种新型钛合金质料，，，，，，，，包括近α型的 Ti8LC、近β型Ti12LC合金和α＋β型Ti5322、TC4G钛合金 [3, 7] 。。。。。。。。经由严酷性能测试，，，，，，，，这些合金在多方面均优于美国同类产品Ti62S和Ti-LCB钛合金。。。。。。。。为验证新质料适用性，，，，，，，，研发团队已制备出一系列应用零件，，，，，，，，如汽车进排气阀和钛齿轮等。。。。。。。。这些零件在民用领域和武器领域展示出优异的应用远景，，，，，，，，标记着我国在低本钱高性能钛合金领域取得显著希望。。。。。。。。

现在，，，，，，，，海内使用EB熔炼手艺生产纯钛扁锭已经基本成熟，，，，，，，，可是还保存返回料使用低、因素误差较大等问题。。。。。。。。因此，，，，，，，，亟需开展高性能钛合金高效、稳固的低本钱化制备手艺攻关，，，，，，，，以知足航空和武器领域用钛合金质料的低本钱生长的迫切需求。。。。。。。。别的，，，，，，，，还需要进一步研究双联工艺条件，，，，，，，，以实现钛合金质料的高质量、低本钱生产，，，，，，，，跟上国际航空级钛合金铸锭熔炼手艺的生长趋势。。。。。。。。

3、 未来高性能低本钱钛合金的生长趋势

随着钛及钛合金质料在航空、航天、医疗等高端领域需求的增添，，，，，，，，其应用规模将进一步扩大。。。。。。。。未来，，，，，，，，高性能低本钱钛合金将会在以下几个方面取得突破：

（1）新因素、新牌号钛合金一直生长。。。。。。。。例如，，，，，，，，北京有色金属研究总院接纳廉价的Cr-Fe中心合金设计并熔炼制备新型TiAlCrFe系低本钱钛合金，，，，，，，，其原质料本钱仅为TC4合金的75%~80%。。。。。。。。该合金的批量化生产，，，，，，，，将对现有市场规模造成攻击 [8] 。。。。。。。。

（2）新型制备手艺取得重大突破，，，，，，，，进一步降低高性能钛合金的制备本钱。。。。。。。。例如，，，，，，，，北京科技大学接纳氢化脱氢（HDH）制粉—冷等静压成形—真空烧结致密化的手艺蹊径乐成制备了间隙原子含量低、具有匀称细小近等轴α组织且室温拉伸性能优异的TC4合金烧结坯，，，，，，，，镌汰了后续热加工变形量及加工道次，，，，，，，，降低了钛合金型材的制备本钱 [9] 。。。。。。。。

（3） 残料接纳手艺趋于成熟，，，，，，，，原质料本钱降低 [10] 。。。。。。。。残料使用手艺不但降低了原质料本钱，，，，，，，，还提高了生产效率。。。。。。。。可是，，，，，，，，半固态加工后的合金性能有所下降，，，，，，，，尤其是攻击韧性降低显着，，，，，，，，因此需要进一步优化加工工艺。。。。。。。。

参考文献

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[9] 郭志猛，，，，，，，，张策，，，，，，，，王海英，，，，，，，，等. 基于氢化脱氢钛粉制备低本钱高性能钛合金[J]. 钛工业希望，，，，，，，，2019, 36(05): 41-46.

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