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        钛合金

        抚顺特钢20世纪60年代开始从事钛及钛合金的研制及生产,是国内最早生产钛合金的特钢企业之一,生产的钛合金军工产品在国内国防军工界享有很高的声誉。抚顺特钢钛合金产品涵盖了板、棒、饼、环、扁、丝等。其中,棒材、板材等产品被广泛应用于航空、航天等尖端领域,以及化工、石油、冶金、电力、交通、海洋、医疗、环保、建筑、体育及旅游休闲等行业。

            1965年,抚顺特钢研制出的TA7板材,用于我国第一颗人造地球卫星-东方红一号。在随后的3年里,抚顺特钢先后研制出WP-6发动机叶片用棒材、WP-7和WP-13发动机用TA7大规格棒材。1980年以后,抚顺特钢又先后研制和生产了TC4、TC6、TC10、TC11等航空发动机用钛合金材料,并获得了多项国家级奖励。其中,TC11钛合金材料和盘锻件工艺研究获时任副总理方毅同志亲批的国家科技进步一等奖。

        2010年,抚顺特钢投资4.5亿元进行了钛合金生产线技术改造,主体装备均由德国、奥地利、美国等国家引进,目前新设备已全部投用。2011年,抚顺特钢钛及钛合金产品通过国家质检总局验收并获得“钛及钛合金加工产品生产许可证”。抚顺特钢钛合金经过近60年的发展,已具有系统和完善的科研试制、生产组织、质量控制和质量保证体系,拥有先进、完善的钛合金生产体系。

         

        产品规格及生产许可证书

        产品名称

        产品规格(单位:mm

        常用标准

        常用牌号

        棒材

        锻造棒材φ90-φ400

        轧制棒材φ8-φ90

        GB/T3621-2007

        GB/T2965-2007

        GB/T13810-2007

        GJB2505A-2008

        GJB2218A-2008

        GJB2219-2008

        GJB2220-2008

        GJB494A-2008

        GJB1538A-2008

        GJB2744A-2007

        其它等

        TA2、TA4、TA7、TA15、TB2、TB3、TB4、TB6、TB10、TC1、TC2、TC4、TC6、TC10、TC11、TC16、TC17、TC18、TC25

        板材

        轧制热板(4.0-8.0)X(650-1000)X(1000-2000)

        轧制冷板(0.8-4.0)X(700-1000)X(1000-2000)

        饼件

        F300-800X ³100

        环件

        各种规格

        扁材

        (40-50)X(130-200)

        丝材

        各种规格

         

        获奖证书

        序号

        获奖名称及级别

        1

        TC11钛合金材料和盘锻件工艺研究国家科技进步一等奖

        2

        WP13发动机用高温合金和钛合金科技成果一等奖

        3

        WP13发动机用TC11钛合金科技贡献二等奖

        4

        TC4钛合金的研制及其在航空发动机上应用研究冶金科技成果二等奖

        5

        TC4钛合金在歼8II飞机的应用航空科技进步二等奖

        6

        WP7发动机用TC4钛合金科技贡献三等奖

        7

        WP7发动机用TC4钛合金冶金科技贡献三等奖

        8

        炮用TC10钛合金国防科技成果三等奖

        9

        TA7钛合金环形轧件和模锻件辽宁省优秀新产品三等奖

        10

        炮用TC10钛合金科技贡献四等奖

        11

        迫击炮用TC10钛合金冶金科技成果四等奖

        12

        航空发动机用TC6钛合金冶金科技成果四等奖

         

         

        航空、航天用钛合金

        钛合金是航空航天工业中使用的一种新的重要结构材料,比重、强度和使用温度介于铝和钢之间,但比强度高并具有优异的抗腐蚀性能和超低温性能,使得钛合金在航空、航天领域的用量越来越大。钛合金在航空发动机中的用量一般占结构总重量的20%~30%,主要用于制造压气机部件,如锻造钛风扇、压气机盘和叶片、铸钛压气机机匣、中介机匣、轴承壳体等。航天器主要利用钛合金的高比强度,耐腐蚀和耐低温性能来制造各种压力容器、燃料贮箱、紧固件、仪器绑带、构架和火箭壳体。人造地球卫星、登月舱、载人飞船和航天飞机 也都使用钛合金板材焊接件。

        航空、航天用钛合金主要牌号、用途及产品

         

        牌号

        用途

        主要产品

        TC4

        发动机风扇盘、压气机盘

        锻造棒材、锻件、轧材、板材

        TC6

        压气机盘、叶片、紧固件等

        锻造棒材、轧材

        TC10

        压气机盘、叶片等

        锻造棒材、轧材

        TC11

        压气机盘、叶片、鼓筒等

        锻造棒材、锻件、轧材

        TC16

        铆钉丝

        丝材

        TA7

        压气机机匣、高压气体容器

        锻造棒材、锻件、板材

        TA15

        发动机零件、飞机结构件等

        锻造棒材、轧材、板材

         

        产品应用展示

        材料牌号

        TC11

        主要特性

        比强度高,中温性能好、耐腐蚀性能好、质量轻、屈服强度高、疲劳强度大等优点,可在500以下长期使用。

        主要应用

        主要用于航空发动机的压气机盘、涡轮盘、机匣、压气机叶片、紧固件等部件,是航空航天发动机零部件的理想材料,在航空、航天、能源、化工等工业部门获得了广泛的应用。

        化学成分  wt%

        Al

        Mo

        Zr

        Si

        Fe

        C

        N

        H

        O

        5.87.0

        2.83.8

        0.82.0

        0.20.35

        0.25

        0.08

        0.05

        0.012

        0.15

        冶炼方法

        电极压制+三次真空自耗

        力学性能(Φ28轧棒纵向)

        热处理制度:950℃´1h;空冷+ 530℃´6h;空冷。

        室温(20℃

        σb MPa

        σ0.2 MPa

        A %

        Z %

        Ak J

        HBd

        1133

        1054

        16.0

        46

        49

        3.3

        1138

        1065

        18.0

        50

        44.3

        3.34

        高温(500℃

        795

        20

        66

        σ640

        MPa ³35h

        合格

        795

        20

        65.5

        合格

        500℃´100h

        热暴露

        1136

        1078

        17.0

        47.0

        1125

        1063

        16.5

        46.0

         

        材料牌号

        TA15

        主要特性

        该合金具有较好的综合性能和热稳定性、焊接性能良好,可在500以下长期使用。

        主要应用

        主要用于后机身主承力件等主要结构件、发动机的机匣、异型铸件等。

        化学成分  wt%

        Al

        Mo

        V

        Zr

        Si

        Fe

        C

        N

        H

        O

        5.57.1

        0.52.0

        0.82.5

        1.52.5

        0.15

        0.25

        0.08

        0.05

        0.015

        0.15

        冶炼方法

        电极压制+三次真空自耗

        高倍照片(Φ250棒高低倍)

        力学性能(Φ250锻棒横向)

        热处理制度:850℃´2h,空冷。

        室温(20℃

        σb MPa

        σ0.2 MPa

        A %

        Z %

        Ak J

        HBd

        947

        885

        15.0

        51.0

        33.3

        976

        861

        15.5

        39.0

        37.5

        高温(500℃

        734

        19.5

        56

        σ470

        MPa ³50h

        合格

        696

        27

        64

        合格

        500℃´100h

        热暴露

        1077

        949

        11.6

        35.5

        1060

        946

        14.0

        28.5

         

         

        潜艇及常规兵器应用

            1.潜艇及核潜艇需要下潜深和水下隐蔽性好,巨大的船体不能在焊后进行热处理,在风浪和高速行驶下承受巨大的静载荷和动载荷,故要求材料强度高、塑性好、韧性好和抗疲劳性都好。钛合金各个方面来说是最好的选择,且钛合金非常适宜做潜艇壳体材料。

        同时钛合金无磁性,不易被敌方发现,也不易受磁性水雷攻击。另外,钛合金的透声系数高,适于做声纳导流罩,可提高潜艇的侦察能力等,主要代表牌号有TA7、TA16、TA17、TC4等。

        2.常规兵器轻量化是武器的发展方向,轻武器质量减少有利于携带,可提高部队战斗力;重武器如坦克、战车等轻量化有利于提高机动性等,同时武器使用钛合金后耐蚀性能良好,不生锈,有利于储存,也减少了维修保养费用。

        从美国现代坦克的发展趋势可见,为了提高坦克防破甲能力,坦克防护层的层数、厚度和质量不断增加;坦克质量的增加不利于它的行驶和空运,为此用钛合金可有效的为坦克减重,提高作战能力。

        钛合金在其它重武器和轻武器上也广泛应用,如在轻型榴弹炮上做许多零部件;在反坦克导弹上做舱机和架体;在干扰弹发射器上做炮身和座板;在导弹和制导炮弹中及在弹尾翼上安装钛记忆合金装置,可精确的制导和控制。用机枪上减少质量和后坐力等;在迫击炮上制作底板、炮身、底座和支架;做防弹衣、钢盔等。主要代表牌号有TA1、TA7、TA18、TC4、TC9、TC18等。

         

         

        产品应用展示

        材料牌号

        TC18

        主要特性

        具有高强度、高塑性、淬透性好和可焊接等优点,退火状态下的组织中具有数量大致相等的a相和β相,是退火状态下强度最高的钛合金,该合金还可用各种焊接方式进行焊接,退火后具有良好的焊接性能,最高工作温度为400。

        主要应用

        主要用于飞机机体和起落架的大型承力构件和部件,也可用于制造工作温度不超过350的发动机风扇盘和叶片等,也用于制造起落架上的轮叉和扭力臂等重要承力构件。同时也应用于火箭、火炮、迫击炮、炮弹等。

        化学成分  wt%

        Al

        Mo

        V

        Cr

        Fe

        Si

        Zr

        C

        N

        H

        O

        4.45.7

        4.05.5

        4.05.5

        0.51.5

        0.51.5

        0.15

        0.30

        0.08

        0.05

        0.015

        0.18

        冶炼方法

        电极压制+三次真空自耗

           力学性能(模锻件横向)

        热处理制度:830℃´2h炉冷到750℃´2h空冷+ 540℃´6h;空冷。

        室温(20℃

        σb MPa

        σ0.2 MPa

        A %

        Z %

        HBd

        1218

        1188

        12

        42

        3.17

        1193

        1166

        13

        36

        3.14

         

         

        材料牌号

        TA7

        主要特性

        是目前应用最为广泛的不含β稳定元素的钛合金。同其他钛合金相比,在室温下中等强度好,工艺塑性较差,但具有良好的焊接性和较高的热强性?稍450以下长时间工作,短时间使用温度可达850;另一个显著特点是在间隙元素含量较低时,在–253的超低温度条件下具有足够的韧性和综合性能,是优良的低温用钛合金。

        主要应用

        可用于制作推力火箭发动机辐射冷却喷管延伸段;还可以用于制造连接法兰。航空工业中,可用于制造航空发动机如压气机机匣等非转动部件。兵器工业中,可用于迫击炮座板等部件。超低间隙元素可用于制造低温用部件,如液氢贮箱和低温高压容器等;箍捎糜谥圃旎蝗绕,泵、管道、管件、水解设备等。与其他钛合金比较,最适用于制造具有中等强度,且需进行焊接的部件。

        化学成分  wt%

        Al

        Sn

        Fe

        C

        N

        H

        O

        4.06.0

        2.03.0

        0.50

        0.08

        0.05

        0.015

        0.20

        冶炼方法

        电极压制+三次真空自耗

        Φ36轧棒纵向性能

        热处理制度:800℃´2h;空冷。

        室温(20℃

        σb MPa

        σ0.2 MPa

        A %

        Z %

        826

        784

        18.0

        39.0

        820

        776

        17.5

        43.0

        3.0mm冷板横向性能

        热处理制度:800℃´1h;空冷。

        室温(20℃

        σb MPa

        σ0.2 MPa

        A %

        弯曲角

        775

        761

        23.0

        >40°

        814

        791

        23.0

        >40°

        4.5mm热板横向性能

        室温(20℃

        σb MPa

        σ0.2 MPa

        A %

        弯曲角

        785

        751

        17.5

        >40°

        786

        753

        20.0

        >40°

         

         

        医疗及日常生活等应用

        钛具有密度低、有适中的强度、耐蚀性能好;与人体生物相容性好,无毒性;与人体力学相容好,和人体骨头匹配性好;有形状记忆功能和超弹性等一系列特性,适宜在医疗上应用。钛被誉为人体“无毒”材料。

        钛是一种综合性能极优的新型人工骨头和关节材料,已用于临床的人工钛关节有髋关节、膝关节、肱骨头、肘关节、股骨头、掌指关节、指间关节、下颌骨和人造椎体等,且临床长期应用疗效良好,应用越来越广泛。钛也是新型的牙体材料,作人造牙根和牙床等;也用于人工心脏瓣膜、脑颅缺损修补、扩胸器、人工心脏等;也应用于手术器械和医疗辅助设备等。

        在日常生活中,钛具有密度小、比强度高、弹性好、耐蚀性好,而且外观漂亮等优点。它的自然色就是特殊的银白色,有高档格调,而且经过表面处理后又可改变色彩,呈现鲜艳的金黄色或蓝色。这些综合性能使钛能够在日常生活中既作高级用具,又可作高档的装饰物。因此钛在体育用品和耐久消耗品中获得越来越广泛的应用,越来越受到人们的青睐。如表格所示钛在人类日常生活中的应用举例。

         

        项目

        应用举例

        体育器材

        网球拍、羽毛球拍;高尔夫球的球棒长柄、金属球头;击剑用的面罩;登山用的冰杖、登山钉、螺钉;钓鱼用的绕线架;滑雪用的把手、滑雪板;旅行用自行车车身、各零部件;赛车;足球鞋的底钉等。

        耐久消耗品

        仪表、钟表、打印机用打印锤、打印轮、照相机的机身、快门;电脑和手机外壳;音响器中的支架、乐器用钛鼓、扩音器震动板;计算机磁盘的硬盘;眼镜架;手表表壳、装饰品、餐具等等。

        环境卫生

        污水污泥处理装置;废水处理装置;放射性废弃物贮藏装置;粪便处理装置等。

         

         

        产品应用展示

        材料牌号

        TC4

        主要特性

        优异的综合性能和良好的工艺特性,具有中等的室温和高温强度,良好的蠕变抗力和热稳定性,较高的疲劳性能和海水中的裂纹扩展抗力,以及满意的断裂韧性和热盐应力腐蚀性能,以损伤容限原则设计的零部件,具有优良的工艺塑性和超塑性,可采用各种方式进行焊接和机加工。

        主要应用

        航空航天工业中主要用于制造飞机结构中的各种梁、隔框、滑轨、起落架梁,航空发动机的风扇和压气机盘、叶片,航天火箭的壳体、压力容器,以及各种类型的紧固件。民用行业如电力工业中的燃气轮机叶片、造船工业中的船舶推进器,海洋工程中的近海油田钻井平台,化学工业中的各种耐蚀泵,医学中的人工植入物,各种防弹装甲以及运动器材等。

        化学成分  wt%

        Al

        V

        Fe

        C

        N

        H

        O

        5.56.75

        3.54.5

        0.30

        0.08

        0.05

        0.015

        0.20

        冶炼方法

        电极压制+三次真空自耗

        Φ55轧棒纵向性能

        热处理制度:700℃´1.5h;空冷。

        室温(20℃

        σb MPa

        σ0.2 MPa

        A %

        Z %

        959

        909

        16.8

        49

        948

        900

        16

        54

        1.0mm冷板横向性能

        热处理制度:830℃´0.5h;空冷。

        室温(20℃

        σb MPa

        σ0.2 MPa

        A %

        弯曲角

        1083

        963

        21

        >105°

        1096

        985

        25

        >105°

        8.0mm热板横向性能

        热处理制度:840℃´1h;空冷。

        室温(20℃

        σb MPa

        σ0.2 MPa

        A %

        Z %

        999

        955

        17

        1000

        949

        15


        产品生产工艺


        技术改造

        1979-1981年,抚顺特钢引进7t真空自耗炉(VAR)、6t真空感应炉(VIM)、30t炉外精炼炉(VOD/VHD)、2000t快锻机、1000t精锻机建成达产,完成第一次产能及质量升级。

        1993-1998年,抚顺特钢引进50t UHP及LF/VD炉外精炼炉、WF5-40方扁钢生产线、24架连轧生产线、60t UHP和四机四流连铸机生产线建成达产,完成产能及质量二次升级。

        2004-2006年,抚顺特钢引进并建成3500t快锻机、12t真空自耗炉(VAR)、12t真空感应炉(VIM),15t电渣炉(ESR),完成产能及质量第三次升级。

        2010-2012年,抚顺特钢百亿技改一期工程引进及改造50t AOD炉、30t /60t VOD/VHD炉、6t;て盏缭、3150t快锻机、1800t精锻机、6t真空感应炉、12t;て盏缭、30t;て盏缭皖押辖鹕,完成产能及质量第四次升级。

        2013-2015年,抚顺特钢百亿技改二期工程拟增建高炉、转炉、连铸机、棒材轧制线、真空感应炉、真空自耗炉、齿轮钢精整线等冶金设备。

         

        钛合金生产线

         

        中心试验室

        抚顺特钢质量处中心试验室承担入厂原料取样检测判定和产品质量检测等重要工作。2006年和2007年分别通过CNASNadcap认证。

        质量处现有质量监督人员229人、检验人员259人,其中本科以上学历79人、专科学历148人,拥有高级职称工程师10人、中级职称工程师40人、助理工程师53人,高级技师8人、技师61人,中级质量工程师8人,初级质量工程师2人。

        中心试验室拥有先进的检验设备,拥有光电直读光谱仪、红外C-S分析仪、O-N联测仪、X荧光光谱仪、定氢仪、分析天平、分光光度计、质谱仪、ICP光谱分析仪、高精度显微镜、电液伺服万能材料试验机、电子拉伸试验机、高温拉伸试验机、持久试验机、金属材料冲击试验机、各种硬度试验机、计算机群控热处理炉等现代化检验设备共300余台。


        质量检验设备

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