導(dǎo)讀：鈦合金因具有比強(qiáng)度高、耐腐蝕、耐高溫、耐低溫、無(wú)磁、可焊、生物相容性好等優(yōu)異的綜合性能，在航空、航天、核工業(yè)、兵器、海洋、石油、化工、醫(yī)療、日常生活等眾多領(lǐng)域都有著重要的用途。近5年國(guó)內(nèi)鈦行業(yè)工藝、技術(shù)和產(chǎn)品等得到提升。
一、主要工程技術(shù)進(jìn)展
鈦材產(chǎn)量由2015年的4.86萬(wàn)噸上升到2019年的7.53萬(wàn)噸，增長(zhǎng)了55%。
?。?）多種鈦合金材料成功用于我國(guó)重要工程。高強(qiáng)高韌損傷容限鈦合金TC21和中強(qiáng)高韌損傷容限鈦合金TC4-DT實(shí)現(xiàn)大規(guī)格棒材批量化生產(chǎn)，成功用于我國(guó)新型戰(zhàn)機(jī)等（圖1為某飛機(jī)用TC21合金的鍛件）。新型CT20低溫鈦合金管（圖2）、板、絲材及管件等成功應(yīng)用于我國(guó)新一代航天器中。特殊耐蝕鈦合金Ti35應(yīng)用于核乏燃料后處理設(shè)備（圖3）。
圖1 TC21合金模鍛件
圖2 CT20管材和應(yīng)用部位
圖3 Ti35合金溶解器
?。?）鈦合金熔煉技術(shù)得到提升。實(shí)現(xiàn)了SP700、Ti-1023等易偏析鈦合金的3～5t級(jí)高均質(zhì)鑄錠的工業(yè)化制備，掌握了TC4（圖4）、Ti80、TA15等常用鈦合金10t級(jí)超大規(guī)格高均質(zhì)鑄錠的制備技術(shù)。電子束冷床爐熔煉的多組元鈦合金扁錠的成分均勻性有明顯提升（圖5）。
圖4 TC4合金12.8t鑄錠（VAR熔煉，直徑為1020mm）
圖5 電子束冷床爐熔煉的TA19合金圓錠
（3）鈦合金鍛造技術(shù)水平邁上新臺(tái)階。掌握了TC4（圖6）、TC21（圖7）、TC18、TC4-DT、TA15等常用鈦合金高品質(zhì)大規(guī)格鍛坯及棒材的穩(wěn)定化制備技術(shù)。
圖6 TC4合金板坯（10t）
圖7 TC21合金棒材（直徑350mm）和TC4 ELI棒材（直徑650mm）
（4）鈦合金板材制備技術(shù)得到提升。TC4、TC4 ELI、Ti70、TA5等鈦合金板材獲得成功應(yīng)用。開(kāi)發(fā)出航空用高品質(zhì)TC4鈦合金厚板生產(chǎn)新工藝（圖8）。開(kāi)發(fā)出超大規(guī)格鈦合金厚板制備工藝，制備出國(guó)內(nèi)最大規(guī)格及單重的TC4鈦合金厚板（圖9），滿(mǎn)足深海空間站和艦船等裝備對(duì)超大規(guī)格鈦合金構(gòu)件的需求。實(shí)現(xiàn)細(xì)晶TC4和TA15等鈦合金超塑板材的批量應(yīng)用（圖10）。
圖8 TC4中厚板
圖9 TC4合金厚板（42mm×3660mm×11500mm）
圖10 寬幅細(xì)晶TA15、TC4合金板材（0.5-4.0×≥1200×≥2400mm）和TA15超塑性拉伸后試樣
開(kāi)發(fā)出低成本高強(qiáng)度Ti-5322鈦合金板材制備技術(shù)（圖11），開(kāi)發(fā)出裝甲用TC4鈦合金板材制備工藝，并將其拓展應(yīng)用于高爾夫球頭。
圖11 低成本高強(qiáng)度鈦合金板材
（5）大口徑鈦及鈦合金無(wú)縫管材及彎管制備技術(shù)得到提升。制備出合格的大口徑鈦及鈦合金無(wú)縫管材及彎管，如TA2的外徑大于200mm、長(zhǎng)度大于3m的無(wú)縫管；Ti-75、Ti80和TC4的外徑大于260mm、長(zhǎng)度大于3m的無(wú)縫管。
（6）鈦合金型材及深加工制品制備技術(shù)得到提升。制備的鈦膈膜、鈦毛細(xì)管、環(huán)形氣瓶、球形儲(chǔ)箱、藥型罩、絲材、各種管件等制品尺寸和性能穩(wěn)定性得到提升（圖13）。
圖13 鈦合金藥型罩（a）、隔膜（b）、球形儲(chǔ)箱內(nèi)襯（c）、小氣瓶（d）
二、主要新合金的研制和應(yīng)用進(jìn)展
（1）研制出強(qiáng)度為800MP、900MPa、1000MPa級(jí)的鈦合金以及放射性快速衰減的鈦合金，制備出合金棒材、板材、管材等。
?。?）新研制的Ti-60高溫鈦合金用于我國(guó)新型航空發(fā)動(dòng)機(jī)工程化階段。
?。?）開(kāi)發(fā)出Ti-1300、TB15、TB17、TB18、Ti-7333、Ti-5321等航空、航天用高強(qiáng)韌鈦合金。
（4）開(kāi)發(fā)出M36合金，用于制備多功能戰(zhàn)斗部，開(kāi)發(fā)出Ti-6432、TR154等低成本鈦合金。
?。?）開(kāi)發(fā)出Ti-60、Ti-65、Ti-650等高溫鈦合金，高強(qiáng)高韌損傷容限鈦合金TC21，中強(qiáng)高韌損傷容限TC4-DT，阻燃鈦合金Ti-40，低溫鈦合金CT20，超高強(qiáng)韌鈦合金Ti-1300，高強(qiáng)鈦合金Ti-26，低成本鈦合金Ti-12LC，乏燃料后處理工程用特種耐蝕鈦合金Ti-35，船用鈦合金Ti-70等。
三、鈦合金材料的發(fā)展方向
?。?）鈦合金材料的成本需要進(jìn)一步優(yōu)化。通過(guò)工藝流程再造、工藝技術(shù)變革、高效短流程工藝、殘廢料大量回收使用、低成本的新工藝和新技術(shù)的應(yīng)用、全流程設(shè)計(jì)、低成本鈦合金研發(fā)等等多個(gè)環(huán)節(jié)，降低鈦合金材料的成本。
（2）面向國(guó)家重大需求和國(guó)際前沿技術(shù)及滿(mǎn)足國(guó)防新要求，開(kāi)展新合金、新技術(shù)、新材料、新產(chǎn)品研發(fā)，強(qiáng)化原創(chuàng)性理論研究及應(yīng)用基礎(chǔ)研究。
?。?）大力發(fā)展“高、精、尖” 產(chǎn)品和深加工制品的制備技術(shù)，攻克高端產(chǎn)品，滿(mǎn)足應(yīng)用需求，如高強(qiáng)度管材、薄壁型材、箔材、高質(zhì)量超長(zhǎng)管、超大規(guī)格棒材、寬幅厚板/薄板、高質(zhì)量絲材、膈膜、各類(lèi)型管件、球形儲(chǔ)箱、環(huán)形氣瓶、藥型罩、緊固件等。
?。?）強(qiáng)化鈦合金近凈成形技術(shù)研究及應(yīng)用。
?。?）精簡(jiǎn)鈦合金牌號(hào)，發(fā)展主干鈦合金，避免重復(fù)研究。
（6）建立鈦合金材料數(shù)據(jù)庫(kù)及合金設(shè)計(jì)的專(zhuān)家系統(tǒng)，通過(guò)集成計(jì)算，指導(dǎo)新合金設(shè)計(jì)。
