航空发起机被称为飞机的心脏
，是影响飞机使用机能、靠得住性和经济性的决定成分
。先进航空发起机朝着高涡轮前温度、高推沉比、高增压譬喻向发展
，其中高推沉比必要通过提高部件的工作应力、减轻部件的沉量来实现
，减沉是提高发起机推沉比的最有效伎俩
，因而先进航空发起机对兼具轻质、耐热、耐蚀个性的资料提出了愈加火急的需要
。

钛合金资料拥有密度低（约4.5g/cm³）、强度高（室温抗拉强度600~1300MPa）、工作温度领域宽（最高长时使用温度能达到600℃
，低温下没有显著的韧脆转变问题）、耐侵蚀好等近乎美满的综合机能优势
，极其适应航空发起机的结构设计及使用要求
，因而被宽泛用于航空发起机各类结构
。所用迪胙合金零件重要蕴含两类：一类为电扇和压气机系统的叶片、盘、叶盘、盘轴、轴颈、隔环、机匣等
，无数为关键件或沉要件
，通常选取锻件加工而成；一类为进气、压气机、涡轮支秤注传动装置、燃滑油等系统的弯管、支架、支板、肋条、衬套、装置边、轴承座、各类接优等
，无数为通常件
，其中部门选取幼锻件加工而成
，部门选取棒材、板材、管材直接加工而成
。从国内表航空发起机钛合金的利用经验可知
，钛合金使用温度的提高
，能够代替高压压气机更多级数的镍基高温合金转子
，减沉成效显著
。除了直接的减沉表
，压气机转子沉量的降低还能够减幼对轴和轴承的负荷
，可实现二次减沉
，或者提高轴和轴承的使用靠得住性
，发起机机能有显著提高
，甚至达到“换代”的尺度
。

受限于蠕变和氧化成分
，与镍基高温合金相比
，钛合金的耐热能力有限
，传统钛合金资料在航空发起机上的长时使用温度以为应不超过600℃
。作为广义钛合金资料的Ti-Al系金属间化合物和SiC_f/Ti复合伙料在600~800℃拥有优异的热强性、低密度、高刚性等机能
，能够作为推沉比10以上的军用发起机和先进民用发起机利用的潜在资料
，可用于低压涡轮叶片、电扇和高压压气机整体叶环
，但高昂的造作成本、复杂和较差的造作工艺等限度了其在发起机中的利用
。目前
，在全球各发起机型号上使用迪胙合金险些还是固溶强化型的传统钛合金资料
。

我国航空发起机用钛合金资料系统及尺度系统的近况及存在问题

我国航空发起机的发展经历了一个崎岖且漫长的过程
。20世纪50年代至90年代
，基于其时的汗青前提
，我国航空发起机以仿造国表型号为主
，早期仿造苏联（俄罗斯）的型号
，后期仿造英国、美国、法国的型号
。随发起机型号引进带来的了局之一是我国仿造了各个国度的一大批资料
，同时引入了列国的技术尺度
。20世纪90年代后
，我国起头自行研造发起机
，除少量资料为我国新研表
，工程使用的无数资料仍继承前几代发起机的选材
，部门选取国表同期新研资料
。

钛合金资料是我国航空发起机主干资料的典型
，目前在役迪胙合金资料绝大部门是引进的
，如仿苏联（俄罗斯）的TC1、TC2、TA15、TA16、TA21、TC6、TC8、TC8-1、TC8M-1、TC11、TC25、TC25G
，仿造美国的TA7、TA11、TA18、TA19、TC4、TC17、TC19
，仿造英国的TA13、TA14
，这些资猜中的大部门组成了我国航空发起机钛合金主干资料系统
。凭据对国内钛合金资料在航空发起机系统持久工程利用了局的反馈可知
，我国航空发起机钛合金资料系统存在的问题重要体此刻：

⑴资料商标多
，同机能水平资料沉复；

⑵批量少
，机能数据不齐全
，机能分散性大；

⑶新研资料多（基于专利、成就等成分）
，老资料改进改型少；

⑷工程化利用钻研基础幽微
，技术共享不及；

⑸资料尺度和锻件尺度的层级多且杂乱
。

这些问题造成的了局是：

⑴单个商标、单个种类的产量和用量少
，研发与出产力量较为分散；

⑵资料质量的不变性和一致性节造能力不及
，冶金质量问题频发；

⑶出产成本高
，供给链复杂
。这些问题在很大水平上影响了我国航空发起机水平和质量的提升
。

我国航空发起机钛合金资料尺度和锻件尺度的层级较多
，重要有国度尺度（简称“国标”）、国度军用尺度（简称“国军标”）、航空行业尺度（简称“航标”）、发起机型号尺度和企业尺度
。近年来
，中国航空发起机集团有限公司着手成立航空发起机行业的集团尺度
，面向航空发起机产品的科研与出产
，形成了一套合用于航空发起机产品的检验、验收尺度系统
。以在航空发起机系统利用最宽泛的TC4钛合金为例
，仅棒材一项
，行业以上尺度有国标GB/T2965-2023《钛脊合金棒材》
，国军标GJB2218A-2018《航空用钛脊合金棒材和锻坯规范》、GJB8368-2015《航空用钛合金大规格棒材规范》、GJB494A-2008《航空发起机压气机叶片用钛合金棒材规范》
。针对分歧的零件如叶片、盘、轴和分歧的造作工艺
，每个发起机型号假造了大量专用的TC4钛合金棒材型号尺度
。另表
，各层级的尺度时时订正
，造成统一编号的尺度有多个版本
。

反观美国航空发起机钛合金资料
，重要集中于Ti-6Al-4V、Ti-6242S、Ti-6246、Ti-17、Ti-834
，针对分歧的用处和机能要求
，重要通过造作工艺和具体工艺参数的调整和优化来获得所需的力学机能和职能功效
，充分体现了“一材多用”的理想
。钛合金资料尺度层级较少
，航空利用重要是选取宇航资料规范（AMS尺度）和发起机公司的企业尺度
。

钛合金资料统标统型的必要性分析

近年来我国航空发起机行业急剧发展
，钛合金产品存在商标数量多、种类多、规格繁芜、尺度繁复等问题
，在采购资料和锻件过程中
，出厂检验和入厂复验的工作量和治理成本居高不下
，理化检测往往成为型号研造进度的重要短板
，严沉造约着航空发起机行业的低成本可持续良性发展
，因而火急必要通过通用资料和零件的统标统型以解决上述问题
。

资料统标统型工作涵盖两个方面
，即统标和统型
。统标是指将统一商标统一种类的半制品资料或锻件所用尺度进行统一
，凭据设计机能要求
，明确尺度选用的准则
，整合优化尺度
，合理确定最优尺度选项
。统型是指将各发起机型号用机能要求和职能相近的分歧资料统一
，要求优先选用技术成熟度高、出产量大、利用面广、成本低的资料
。

通过统标统型工作
，确定选用相宜的尺度
，削减资料商标数量和种类
，以起到提升治理能力与效能、实现资源共享共用、缩短研造出产周期、压降出产和治理成本、有效节造采购和库存、降低质量风险等作用
。从长远角度看
，统标统型对新研型号的设计选材与利用评价拥有很好的领导作用
，还有利于推进科学合理构建我国航空发起机资料系统、尺度系统和航空发起机的正向设计研发与良性发展
。

钛合金资料统标统型实际

以我国航空发起机用钛合金资料为钻研对象
，笔者全面梳理了钛合金及其资料尺度、锻件尺度的使用近况以及在资料采购、验收和使用中存在的问题
，提出资料统标统型需要
，造订统标统型规划
，发展示行尺度对比分析和资料代替可行性分析
。

使用近况和存在问题调研

重要网络和整顿所用钛合金资料的商标、种类、规格、尺度和出产单元以及具体的零件名称、零件图号、单件定额、单台发起机用零件数量等信息
。

对换研信息进行整合分析：首先
，确定了各项钛合金零件的属性
，能够单一分为锻件和非锻件两类；其次
，梳理具体商标、资料种类、资料尺度、资料出产单元
，以资料商标和种类规格为主线
，对有关信息和数据进行量化处置和分析
，把握了具体出产和利用、相应资料的型号共用等情况；再次
，对每个资料商标的成分和机能特点、重要利用对象、资料尺度和具体出产使用存在问题逐项分析
，按资料商标和种类规格
，提出统标统型建议
。

钛合金统标工作具体执行

以TA15钛合金采购时用到的资料尺度为例注明统标工作的具体执行
。TA15板材尺度有GB/T3621-2007、GJB2505A-2008、GJB2505A-2018以及企业尺度和发起机型号尺度各一份
，TA15棒材尺度有GJB2218A-2008以及企业尺度一份
，TA15管材尺度有型号尺度一份
，已假造TA15棒材、板材和管材的航发集团尺度
，但未贯彻
。以TA15板材尺度为例
，发展了TA15板材现行集团尺度、国标、国军标、型号尺度与企业尺度的对比分析
，对有关技术内容和质量保障划定逐项对比
，具体内容：合用领域、熔炼步骤、成形步骤、交货状态、化学成分、力学机能、弯曲机能、低倍组织、显微组织、超声检测、尺寸和表形、表表传染层、表观质量、检验分类、组批规定、检验项目、判定与复验规定、检验步骤等
。厘清各项尺度的技术差距重点
，提出尺度技术等效性定见和代替建议
，对尺度条款提出订正美满建议
。统标的准则通常是选取航发集团尺度代替目前使用的国标、国军标、型号尺度和企业尺度
，一些常用的国标和国军标应选取新版包办旧版
，如TA15板材尺度
，应选取GJB2505A-2018包办GJB2505A-2008
。

钛合金统型工作具体执行

因某些钛合金资料机能低下及种类、规格、用量少等原因
，在能满足有关零件服役机能要求的前提下
，能够选取机能更优、成本更低和供给量大面广的资料及种类规格代替
，如薄板类能够用TC1代替TA1、TA7、TC2等
，棒材类能够用TA15代替TA1、TA7、TC6等
，管材类能够用TA18包办TA1、TA16、TA21、TC2等
。

以拟被代替的TA7钛合金为例来分析资料特点和利用情况
。TA7名义成分为Ti-5Al-2.5Sn
，是一种中等强度的α型单相钛合金
，拥有优异的可焊性和较高的热强性
，最高长时使用温度不超过500℃
，但其工艺塑性较低
，不能通过热处置强化
，通常以通常退火状态使用
。目前TA7钛合金利用于发起机电扇系统的整流罩密封衬套
，中介机匣系统的肋条、堵盖、支板
，附件传动装置系统的轴承衬套、轴承支架等零件
。TA7存在的问题重要有：

⑴铸造时变形抗力大
，易萌生表表裂纹和内部孔洞
，不适于造作薄板；

⑵室温强度较低
，如GB/T3621-2022要求室温抗拉强度为735～930MPa
，实测均值为830MPa
，低于大部门常用迪胙合金资料如TA15和TC11；

⑶用量少
，如在某型号上仅使用了一个零件；

⑷统一尺度分歧版本并存并用
，如GB/T3621-1994和GB/T3621-2007并用
。鉴于TA7较低的强度和较差的铸造工艺性
，建议发起机上使用的TA7有关零件建议选取其他钛合金资料如TA15代替
，不推荐TA7用于新研型号
。为了注明TA15棒材代替TA7棒材的可行性
，首先发展了TA7典型零件即密封衬套使用工况如工作温度、工作应力的分析
，接着对TA15棒材和TA7棒材的关键机能指标、实测力学机能、物理机能、零件加工工艺性、采购成本、采供能力进行逐项对比分析
。

了局批注：TA15棒材的综合力学机能优于TA7棒材
，TA15棒材的力学机能和物理机能能够满足密封衬套零件的服役要求
，国内的出产加工能力能满足TA15密封衬套零件的加工要求
，TA15棒材的采购成本低于TA7棒材
。综上以为
，能够用TA15棒材代替TA7棒材出产发起机密封衬套零件
。

结论与瞻望

通过统标统型工作能起到的作用：

⑴提高资料机能的不变性
，通过统一尺度和削减资料商标
，能够增长单个商标和种类的产量
，提高成分、组织、机能的一致性和不变性节造能力
，从而间接提高发起机钛合金零件的使用靠得住性；

⑵降低出产和采购成本
，通过采购统一型号迪胙合金资料和规；霾
，能够大幅降低成本、缩短供给链、削减库存
，从而总体实现降本增效的主张；

⑶优化设计和造作工艺
，统标统型为设计和造作提供统一的资料和尺度
，有助于削减内耗、提逾越产效能；

⑷加强整个产业链的竞争力
，推进高低游企业间的协同合作
。航空发起机资料统标统型工作是一项繁芜而艰巨的工作
，通过加强资料的优选和集中采购、尺度系统的美满等措施
，有望逐步实现航空发起机资料的统标统型
，推动我国钛合金产业和航空发起机产业的科学有序发展
。