1、引言

发起机的推沉比是衡量发起机综合机能的沉要指标之一
，通常航空涡扇发起机上表部管路系统沉量可能占到发起机表部结构总沉量的60% -70% [1]。航空航天飞行器的管路系统蕴含：燃油管路、液压油管路、气源管路、光滑油管路、压缩空气管路等
，其安全靠得住性不仅影响飞行器的操控性
，还会直接影响飞行器安全及其整体机能[1-4]。

Ti-3Al-2.5V是由美国开发的近α型钛合金
，其强度较纯钛提高20% 到50% 
，其管材适合用于航空飞行器及其发起机的液压和燃油、气路等管路系统
，波音飞机绝大大部门液压管路险些城市用到该合金。航天飞机上大量液压管路选取Ti-3AI-2.5V管材做配管
，管路整体减沉40%[5]。TA18管材为我国仿美造Ti-3AI-2.5V管材
，美、俄等国度已在航空发起机宽泛使用钛合金表部管路
，我国也逐步起头在航空发起机上大量利用钛合金管路[1]。

20世纪70年代我国起头对TA18管材进行钻研[4]
，近年来,科研人员及有关的出产企业对TA18管材加工过程中的显微组织、化学成分、力学机能、织构等对管材机能的影响等进行了大量钻研[6]。

本文对TA18钛合金管材的钻研及利用近况进行了简要的分析
，沉点分析了管材轧造、织构及显微组织节造、折弯加工等钻研进展,并提出了TA18管材加工有关的问题及发展方向。

2、轧造工艺对TA18管材的影响

钛脊合金管材的加工工艺已较为成熟
，管材坏料的加工方式蕴含：斜轧穿孔、钻孔和挤压等
，再通过轧造、拉拔、旋压、旋锻等步骤造备出系列的制品管材。对于钟注高强度迪胙材（TC4、TC18、TA18等）常选取温轧、热拉拔、热旋等热加工方式
，变形温度在通常在再结晶温度以下100℃左右；对于低强度、低合金化迪胙材（纯钛、TA5等）通常选取陆续冷轧并共同真空退火加工造备管材[7]
，热轧通常难以精确节造钛合金管材的机能和尺寸精度
，同时高温下容易氧化导致管材的表表质量不高。

TA18钛合金常温下为密排六方（hcp）晶体结构
，其冷变形前提下滑移系较体心立方（bcc)晶体结构少
，冷加工时变形抗力大
，冷加工过程中加工硬化效应显著导致加工难题。

TA18管材冷轧三维有限元仿照钻研发现冷轧加工工艺参数的影响蕴含：

(1)轧造过程中管材径向和环向应力均为压应力
，送进量增大
，开口区径向拉应变和环向压应变均增长,成形载荷也会增大
，轧造过程中送进量过大会导致管材溢出轧辊缝
，出现裂纹或折叠。

(2)轧造速度增长
，径向拉应变和环向压应变均减幼。

(3)摩擦系数增长
，开口区径向拉应变和环向压应变减幼,适当增长摩擦可降低厚壁管的内表表质量[8-9]。

管材冷轧过程中的变形量是不能齐全反映钛合金的资料流动特点和晶粒变形过程
，两者与加工过程中的Q值（内径减径率与壁厚减壁率之间的比值）有直接的有关性。Q值越大
，金属流动性就会越强烈
，晶粒的变形拉长就会更显著
，晶粒的纤维化和取向趋向更显著。在中央管坏一样的前提下
，Q值对钛合金管材的拉伸机能影响显著
，综合思考管材延长率变动出现二次曲线散布的法规
，Q值在1.86及2.62左右时延长率较高
，冷轧成效较好[10]
，显微组织为变形拉长的纤维组织
，管材屈服强度较低,冷轧加工时塑性佳。Q值对退火态钛合金管材的组织和拉伸机能影响较大,Q值增大,晶粒尺寸细化,延长率提升,最高可至42% ,同时Q值与CSR(钛合金管材的收缩应变比)之间拥有线性关系
，通过将Q值节造在1.54到2.46领域内
，进而节造管材的CSR值在1.3到2.5领域
，最终获得良好综合机能迪胙合金管材[11]。

洪权等钻研也发现冷轧加工TA18管材的Q值>1时
，管材径向压力占优势
，会形成与管材径向平行的织构
，以径向织构为主的管材,拉伸机能和 CSR值满足AMS（美国AMS宇航尺度）尺度要求
，综合机能较好
，但会影响管材试样的表表质量。当Q值<1时
，管材切向压力占优势
，会形成与管材切向相平行的织构
，钛合金管材的塑性较差[12-13]。

3、TA18管材弯管加工

管材产生弯曲后如工艺节造欠安将产生多种缺点及不及
，如：管材截面畸变、弯曲处表侧壁厚减薄和内侧壁厚增厚
，严沉时会出现塌陷、分裂和起皱等情况。管材弯曲缺点不仅影响管材产品质量及出产装配进度
，还会给飞行器带来系统职能的潜在安全隐患[3
，14]。

与其他航天器相比
，航空发起机表部管路数量多且散布在狭幼空间内
，一向是发起机表部管路设计的重要矛盾之一
，对于军用发起机更为显著
，空间狭幼导致管路的弯曲数量增多,转弯半径减幼,对于延展性和塑性不及不锈钢迪胙合金管材提出了挑战,若何确定管路转弯数量及弯曲半径是钛合金管路结构设计的难点[1]。

刘大海、李波等发现对TA18钛合金管弯曲成形的影响水平挨次为：弯曲半径、弯曲角度、芯棒伸出量、芯棒与管材的间隙、弯曲加工速度、芯棒与管材间的摩擦系数、压块与管材间的摩擦系数
，钻研确认的最优工艺为：相对弯曲半径3.0、弯曲速度0.8rad/s、弯曲角度90°芯棒与管间隙0.3mm、压块与管之间的摩擦系数0.2、芯棒与管之间的摩擦系数0.2、芯棒伸出量3mm[14-15]。

同时思考收缩应变比和弹性模量变动法规可使截面扁化量产生扭转
，该前提下钻研了局确认的最优参数为：管材弯曲半径不应幼于表径的1.5倍
，弯曲角度可达180;芯棒伸出量为0-3mm；模具与管材之间的摩擦系数对管材数控弯曲的截面平坦度无显著影响
，压管模与管材的摩擦系数领域为0.20-0.35
，弯曲模与管材管的摩擦系数领域为0.05-0.15[16]。方军等钻研发现资料机能参数对数控绕弯过程中管材截面的畸变率的影响挨次为：资料强度系数、资料弹性模量、资料硬化指数和管材厚向异性指数。资料弹性模量、资料硬化指数增长或资料强度系数、管材厚向异性指数减幼
，TA18钛合金管材数控绕弯过程截面畸变率减幼
，为：11.76% 
，23.67% 
，12.07% 和23.51% 
，但管材截面畸变率的最大值均未超过4.00% [17]。

4、TA18管材织构及显微组织节造

钛合金管材加工过程中
，会逐步产生织构
，随机取向的内部晶；嶂鸩讲裼湃∠,织构通常分为变形和退火织构
，TA18钛合金管材加工后形成的织构对管材最终的工艺及服役机能有沉要影响[7
，17]。

刘凡等钻研测试分歧CSR值管材的环向抗拉强度
，发现有利提升抗拉强度的CSR值为1.75,除该值表管材环向拉伸抗热强度均降落
，对于统一管材
，环向相较轴向拉伸抗拉强度低
，用管材轴向拉伸机能包办环向拉伸机能的评价拥有不全面性[18]。LiH等钻研发现TA18钛合金管材轧造过程中为了获得所必要的近径向织构和合理CSR值的制品TA18钛合金管材
，管材加工过程中Q值应节造在1.3-1.7[19] 。

管材织构强度沿管材层深方向出现梯度变动
，且强度等级变动大于17% 
，由于各层的织构类型分歧
，管材某一层的织构不是管材整体的织构情况
，即便管材中层的织构类型为有利的径向织构且强度较高
，其CSR值也可能比力低
，管材的织构沿层深散布较分散
，在分歧的层深处会出现切向不利织构
，其有可能起到重要影响作用[20]。

杨奇等钻研发现TA18管材在650到750℃、550到650℃、450到550℃退火时显微组织产生了晶粒长大、再结晶、回复
，钛合金管材织构变动在再结晶及晶粒长大两个阶段更为显著。初始迪胙合金冷轧管材出现较强的径向织构；再结晶退火后
，径向织构进一步加强。在550、600℃退火后
，新晶粒形核成长时产生了再结晶织构转变
，再结晶后新晶粒比原变形晶粒出现更高的径向取向
，钛合金原冷轧管材中的藐幼晶粒拥有比基体更强的径向取向
，再结晶晶；嵊畔仍谡庑┟暧拙Я４π魏瞬⒊沙
，在随后的晶粒长大过程中
，这些晶粒逐步占据优势
，管材后拥有显著的再结晶织构且呈径向散布[21]。

周大地等钻研证明在500℃退火后
，重要为变形组织
，仅有极少量的再结晶晶核
，冷轧TA18管材中形成了沿TD方向倾斜的双峰基面织构
，在随后的退火过程中
，(0001)晶面极图中的织构未产生显著变动；而用取向散布函数进一步表征织构差距时
，发现随着保温功夫的耽搁
，(1120)纤维织构得到加强[2]。

王森等钻研发现由于管材在弯曲过程中管材内表侧会产生不均匀变形
，会导致管材内表侧织构产生显著的变动
，弯曲角度增长
，管材内侧的轴向织构逐步增长
，径向织构出现先减幼后增大的情况
，管材表侧周向与轴向织构都逐步增长[23]。

5、瞻望

目前TA18管材已经成为我国航空航天管路系统的首选资料之一
，在以美国及欧美日等蓬勃国度TA18管材的加工技术及航空航天利用方面当吓宗国内
，目前国内也逐步获得了较宽泛的钻研和利用。

航空航天用钛合金管材出产加工要求高效能、高精度、高制品率、低成本
，随着前航空航天产品需要机能的日益提升及精益化的需要
，TA18管材的用量将日益扩大
，但TA18管材在飞机、航空航天发起机上的使用仍必要突破管材轧造工艺、织构及显微组织节造、弯管加工等一系列技术难题。

(1)V元素的均匀性受熔炼工艺参数影响较大
，容易产生微观不均匀性,O、Fe的含量及其均匀性对TA18钛合金的机能也会产生影响。微观成分的不均匀可能会造成部门显微组织异常
，会最终影响TA18管材的机能、加工制品率、委顿寿命。

（2)理论分析及有限元仿照可能定性地援手意识管材轧造、管材弯曲的机理
，也能够定量地推算轧造及弯管加工的应力应变等
，同时有利于援手优化加工的工艺参数
，今后必要加强对加工过程中与织构及显微组织等的结合钻研。

(3)热处置工艺是调控TA18机能的有效工艺伎俩
，当前对TA18管材热处置工艺及其显微组织演变,及机能关联性的精确钻研仍较少
，进一步成立和美满TA18管材热处置及显微组织数据库将有利于提升TA18管材机能。

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