發(fā)布日期：2025-6-11 22:42:44
GJB2744A-2019《航空用鈦及鈦合金鍛件規(guī)范》：規(guī)定了航空用TA1、TA2、TA3、TA7、TA15、TA19、TA29、TA32、TC1、TC2、TC4、TC4-DT、TC6、TC11、TC17、TC18、TC21、TC25、TB6鈦及鈦合金自由鍛件和模鍛件的要求、質(zhì)量保證規(guī)定和交貨準(zhǔn)備等。該標(biāo)準(zhǔn)取消了重量限制，覆蓋所有自由鍛/模鍛件，合金牌號(hào)數(shù)量也從原來(lái)的7種基礎(chǔ)牌號(hào)增加到19種，同時(shí)對(duì)部分合金的熔煉要求也有所提高，如TA15、TC4-DT等11種合金要求3次熔煉�？戚x鈦業(yè)作為國(guó)內(nèi)鈦鍛件、鈦棒、鈦板等鈦合金材料專業(yè)生產(chǎn)廠家，取得軍工用鈦材的資質(zhì)證書(shū)，為把控不同材質(zhì)的性能、工藝、應(yīng)用等特點(diǎn)，更好的梳理GJB標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范框架，將其通過(guò)以下維度予以分析如下：
一、標(biāo)準(zhǔn)框架與核心更新
GJB2744A-2019由中央軍委裝備發(fā)展部發(fā)布，中國(guó)航發(fā)北京航空材料研究院等八家單位聯(lián)合起草，于2020年1月1日正式實(shí)施，替代了舊版GJB 2744標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范了19種航空用鈦合金鍛件（包括TA2、TA15、TC4、TC11、TC25等）的技術(shù)要求、質(zhì)量保證及交貨條件，覆蓋自由鍛件與模鍛件兩大類別15。其核心更新體現(xiàn)在三方面：
牌號(hào)體系擴(kuò)展：新增TA29（Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo-Si）、TA32（Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr）等高溫合金，并將TC4-DT（損傷容限型）納入規(guī)范，適應(yīng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)500~550℃高溫部件需求。
檢測(cè)體系強(qiáng)化：
超聲波探傷標(biāo)準(zhǔn)升級(jí)，要求Φ>100mm鍛件全體積檢測(cè)，缺陷閾值≤φ2mm（舊版允許≤φ4mm）
新增β斑（Beta Fleck）檢測(cè)條款，防止局部富鉬區(qū)導(dǎo)致的組織不均
性能分層控制：按鍛件截面尺寸分級(jí)要求力學(xué)性能。以TC4為例：
Φ≤150mm：抗拉強(qiáng)度≥895MPa
Φ>150mm：抗拉強(qiáng)度≥815MPa
反映大尺寸鍛件心部組織控制難度。
*表：GJB2744A-2019新增高溫合金牌號(hào)性能要求*
| 牌號(hào) | 使用溫度(℃) | 室溫抗拉強(qiáng)度(MPa) | 高溫持久強(qiáng)度(MPa) | 典型應(yīng)用 |
| TA29 | ≤540 | ≥930 | ≥620 (500℃/100h) | 發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)盤 |
| TC25 | ≤550 | ≥1030 | ≥640 (500℃/50h) | 渦輪葉片 |
| TC4-DT | ≤350 | ≥825 | - | 飛機(jī)起落架承力框 |
二、材質(zhì)性能與應(yīng)用場(chǎng)景分析
（1）TA系列：高耐蝕與焊接特性
TA2（工業(yè)純鈦）：純度≥99.2%，抗拉強(qiáng)度345MPa，延伸率20%。其優(yōu)異耐海水腐蝕性（腐蝕速率<0.001mm/a）使之成為艦載機(jī)蒙皮、海洋平臺(tái)緊固件的首選材料。但強(qiáng)度較低，僅用于非主承力結(jié)構(gòu)。
TA15（Ti-6.5Al-1Mo-1V-2Zr）：近α型合金，抗拉強(qiáng)度930-980MPa，焊接性能突出（裂紋率<5%），用于大型焊接機(jī)身框。某型軍機(jī)采用TA15整體框替代鋼構(gòu)件，減重35%。
（2）TC系列：高強(qiáng)韌與高溫性能
TC4（Ti-6Al-4V）：用量占比超50%，抗拉強(qiáng)度895-930MPa。其綜合性能均衡的特性使其廣泛用于飛機(jī)掛架、機(jī)翼接頭等中低溫部件（≤350℃）。TC4-DT版本通過(guò)降低氧含量（O≤0.13%）提升斷裂韌性至70MPa·m½以上，用于起落架關(guān)鍵件15。
TC11（Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si）：α+β雙相合金，500℃持久強(qiáng)度≥640MPa，高溫蠕變抗力突出，適用于渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)高壓壓氣機(jī)盤，承受650MPa離心應(yīng)力。
TC25（Ti-6.5Al-2Sn-4Zr-4Mo-1W-0.2Si）：550℃強(qiáng)度≥790MPa，添加鎢（W）元素強(qiáng)化晶界，用于新一代渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪盤。
三、制造工藝全鏈條解析
（1）熔煉與開(kāi)坯
三次真空自耗熔煉：GJB2744A-2019強(qiáng)制要求航空鍛件用鑄錠需經(jīng)三次VAR（真空自耗電弧爐）熔煉，確保成分偏析≤5%。
開(kāi)坯工藝：鑄錠在β相變點(diǎn)以上150~250℃輕擊破碎粗晶，初始變形量20%~30%，后續(xù)逐步降溫避免聚集再結(jié)晶。
（2）鍛造工藝進(jìn)階
自由鍛多向鐓拔：TA15/TC11等合金需在β轉(zhuǎn)變點(diǎn)以下30~50℃進(jìn)行2~3火次鐓拔，總鍛比≥6.5，消除各向異性7。
β鍛造突破：TC25G鍛件在相變點(diǎn)以上10~40℃成形，變形量40%~80%，獲得網(wǎng)籃組織，斷裂韌性達(dá)100MPa·m½以上（較傳統(tǒng)工藝提升30%）。
精密模鍛技術(shù)：Ti-6Al-4V吊掛鍛件通過(guò)優(yōu)化飛邊高度至4mm，并采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工藝參數(shù)，使模具磨損降低40%，折疊缺陷率降至0。
（3）熱處理制度差異化
| 合金類型 | 熱處理制度 | 組織特征 | 性能目標(biāo) |
| 近α型（TA15） | 退火（750~800℃/2h） | 等軸初生α+β轉(zhuǎn)變 | 高焊接性 |
| α+β型（TC4） | 固溶（940℃/1h）+時(shí)效（540℃/4h） | 細(xì)針狀α+β基體 | 強(qiáng)度-韌性平衡 |
| 高溫合金（TC25） | 雙固溶（1020℃+860℃）+時(shí)效（590℃/8h） | 網(wǎng)籃組織 | 蠕變抗力+斷裂韌性 |
四、航空領(lǐng)域核心應(yīng)用與突破案例
（1）發(fā)動(dòng)機(jī)高溫部件
TC11高壓壓氣機(jī)盤：采用β鍛造+雙重退火（880℃+650℃），550℃持久強(qiáng)度達(dá)640MPa，超工作應(yīng)力16%，保障渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)6000rpm工況安全。
TC25G渦輪盤：中國(guó)科學(xué)院金屬研究所開(kāi)發(fā)β鍛造工藝，使550℃殘余蠕變變形≤0.1%，用于長(zhǎng)征火箭氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪泵。
（2）機(jī)身結(jié)構(gòu)件
TA15整體承力框：通過(guò)等溫模鍛成形，替代30CrMnSiA鋼減重127kg，采用激光沉積修復(fù)技術(shù)提升焊接效率40%。
TC4-DT起落架支柱：損傷容限設(shè)計(jì)使疲勞壽命提升至10⁷次循環(huán)，用于C919客機(jī)。
五、先進(jìn)制造工藝進(jìn)展
攪拌摩擦加工（FSP）：對(duì)TA2純鈦進(jìn)行FSP處理，表層晶粒由29.35μm細(xì)化至1.83μm，海水環(huán)境腐蝕膜電阻提升39%；TC4經(jīng)200r/min-50mm/min參數(shù)加工后，晶粒細(xì)化至1.1μm，耐蝕性提升42%。
增材-鍛造復(fù)合制造：鉑力特采用SLM成形TC4葉盤預(yù)制體，經(jīng)等溫?zé)徨懼旅芑蛊趶?qiáng)度達(dá)傳統(tǒng)鍛件95%，研發(fā)周期縮短60%。
數(shù)字孿生工藝優(yōu)化：廣域銘島構(gòu)建熱處理數(shù)字孿生體，輸入淬火參數(shù)即可預(yù)測(cè)TC11鍛件硬度分布，試制次數(shù)減少70%。
六、國(guó)內(nèi)外產(chǎn)業(yè)化對(duì)比
| 指標(biāo) | 中國(guó) | 美國(guó) | 俄羅斯 |
| 產(chǎn)能規(guī)模 | 鈦材年產(chǎn)17萬(wàn)噸（全球65%）4 | 鈦材年產(chǎn)5.2萬(wàn)噸 | 鈦材年產(chǎn)3.8萬(wàn)噸 |
| 高端產(chǎn)品 | TC25G鍛件（550℃） | Ti-6-2-4-2S（600℃） | BT36（600℃） |
| 技術(shù)短板 | Φ>500mm棒材均勻性（波動(dòng)>10%） | 掌握粉末冶金渦輪盤 | 電子束熔煉技術(shù)領(lǐng)先 |
| 標(biāo)準(zhǔn)體系 | GJB2744A-2019 | AMS 4928（TC4） | ГОСТ 23755（航空鈦鍛件） |
七、技術(shù)挑戰(zhàn)與前沿攻關(guān)
大規(guī)格鍛件組織均勻性：Φ500mm以上TC11棒材心部晶粒粗化導(dǎo)致強(qiáng)度波動(dòng)>10%。攻關(guān)路徑：多向鍛造+梯度冷卻技術(shù)（蘭石集團(tuán)在17噸鈦錠應(yīng)用后心表變形差<5%）。
高成本制約普及：航空級(jí)TC4鍛件成本達(dá)$50/kg。解決方案：WAAM電弧增材技術(shù)降低材料損耗60%（波音787起落架節(jié)省$300萬(wàn)/架）。
700℃合金工程化瓶頸：TiAl基合金（如Ti-48Al-2Nb）室溫延性不足（<2%）。突破方向：稀土氧化物彌散強(qiáng)化（Ti60添加Nd提升600℃強(qiáng)度至685MPa）。
八、趨勢(shì)展望
智能化制造：基于機(jī)器視覺(jué)的TC4鍛件表面缺陷在線檢出率>99%，結(jié)合數(shù)字孿生實(shí)現(xiàn)工藝參數(shù)自優(yōu)化。
超高溫合金實(shí)用化：TiAl-Nb基合金（Ti-45Al-8Nb）目標(biāo)服役溫度900℃，用于高超聲速飛行器蒙皮。
綠色循環(huán)技術(shù)：鈦屑回收利用率提升至80%（寶鈦集團(tuán)氫化脫氫技術(shù)降低海綿鈦能耗30%）。
軍民融合標(biāo)準(zhǔn)化：推動(dòng)GJB2744A與ASTM B381互認(rèn)，支撐C919、CR929國(guó)際供應(yīng)鏈建設(shè)。
總結(jié)：
GJB2744A-2019通過(guò)高溫牌號(hào)擴(kuò)展、檢測(cè)精度升級(jí)及性能分層要求，構(gòu)建了航空鈦鍛件全生命周期控制體系。未來(lái)需突破大尺寸均勻性控制與超高溫合金工程化難題，通過(guò)“材料-工藝-智能”三重創(chuàng)新，支撐國(guó)產(chǎn)航空裝備向高可靠、長(zhǎng)壽命、低成本演進(jìn)。
tag標(biāo)簽:GJB,2744A-2019