（征求意见稿+编制说明）航空航天用高温钛合金材料性能检测规范

3航空航天用高温钛合金材料性能检测规范本文件规定了航空航天用高温钛合金材料性GB/T228.1-2010金属材料拉伸试验第1部分：室温GB/T3620.1钛及钛合金牌号和GB/T3620.2钛及钛合金加工产品化学成GB/T23604钛及钛合金产品力学性能试验取GB/T31981钛及钛合金化学成分分析取制样GB/T37584钛及钛合金制件热YS/T1001钛及钛合金薄板超声波YS/T1262海绵钛、钛及钛合金化学分析方法多元素含量的测定电感耦合等离子体原子发射光谱法高温钛合金high-temperatureti存在于原始B晶界上的初生α或转变α相。可能是连续或不连续的，也可能伴有大块α。通常4比初生显著粗大,并且更多角化的α相。是由单向加工引行α+β加工予以消除。它与周用正常组织相比显微硬度没有明显差别。断后伸长率percentageelongationaf断裂后试样横截面积的最大缩减量（S0-S）与原始横截抗拉强度tensilestrengt当金属材料呈现屈服现象时，在试验期间金属材料产从参考平面到裂纹尖端的主平面尺寸的线性量度注：也力在循环中的最大代数值，拉向载荷为正，4性能检测要求4.1化学成分要求4.2力学性能要求4.2.1热处理和硬度检测要求钛及钛合金制件热处理参照GB/T37584执行。钛及钛合4.2.2温室力学性能锻件的力学性能在经热处理后（退火态不需重新热处理）的试样坯上测试。纵剖面不大于100cm286687864.2.3高温力学性能64.2.4疲劳性能4.2.4.1预制疲劳裂纹4.2.4.1.3预制疲劳裂纹阶段用于裂纹萌生时选择的应力4.2.4.2测量裂纹长度适用的且得到的试验数据无效。如果裂纹超出试样缺口根部两侧各0.05W的区域，试验4.3物理性能要求4.3.1密度4.3.2热膨胀系数4.3.3导热系数4.3.4弹性模量4.4工艺性能要求4.4.1锻造性能4.4.1.1β转变温度：锻件应按熔炼炉号提供β转变温度。β转变温度仅提供实测值，不作为判定依4.4.1.2低倍组织：锻件的低倍组织不应有裂纹、缩尾、气孔、金属夹杂或非金属夹杂、影响使用的偏析及其他目视可见的冶金缺陷，锻件的低倍组织应无肉眼可见的清4.4.1.3外观质量：锻件表面允许存在不大于尺寸允许偏差之半的轻微划伤、压痕、麻点和皱褶等缺4.4.1.4锻件表面局部缺陷应予以清除，清理深度不超过锻件的尺寸允许偏差；且清除区域的深度与4.4.1.5表面粗糙度：锻件表面粗糙度的R4.4.2焊接性能a)实用性：焊接件达到所要求的使用功能和预期效果；c)工艺性：焊接件所选材料既具有良好的焊接性能，又具有良好的焊前预加工性能和焊后热处d)经济性：制造焊接件消耗的原材料4.4.3切削性能制切削速度、进给量和切削深度等参数，以4.5金相组织要求显微组织为TA15、TC1、TC2、TC3和TC4板材的显微组织应为在α+β两相区充分变形并经退火5.1化学成分分析方法按照GB/T31981的要求进行样品的采集和制备，按照AS5.2力学性能测试方法5.2.1.1试验取样方法要求5.2.1.2形状与尺寸的一般要求5.2.1.3机加工的试样5.2.1.3.2试样夹持端的形状应适合试验机的夹头。试样轴线应与力的作用线重合。5.2.1.4不经机加工的试样85.2.1.4.1试样为未经机加工的产品的一段长度或试棒，两夹头间的长度应足够，以使原始标距的标5.2.1.4.2铸造试样应在其夹持端和平行长度之间以过渡弧连接。此弧的过渡半径尺寸可能很重要，5.2.1.5原始横截面积的测定5.2.1.5.1宜在试样平行长度区域以足够的点数测量试样的相关尺寸。5.2.1.5.2测量试样横截面积时，在试样平行长度区域最少三个不同位置进行测量。5.2.1.5.4原始横截面积的计算准确度取决于试样类型5.2.1.5.5用于测量原始横截面积的所有测量装置应按照适当的能溯源至国家测量系统的参考标准进5.2.1.6试验要求注：上述方法一方面是为了确保夹持系统的重量在测力时得到补偿，另一方面是为了c)为了确保试样与夹头对中，可施加不超过规定强度或预期屈服强度的5.2.1.7基于应变速率的试验速率5.2.1.7.1通则5.2.1.7.1.1方法A是为了减小测定应变速率敏感参数（性能）时的试验速不确定度本文件闸述了两种不同类型的应变b)方法A2开环，应变速率（eLe）是根据平行长度估5.2.1.7.2试验速率应满足下列要a)除非另有规定，否则可以用任何方便的试验速率达到相当于预期屈服强度一半的应力。此后，（这一范围需要在试样上装夹引伸计测量试样延伸，消除拉伸试验机柔度的影响，以准确控制b)在不连续屈服期间，应选用平行长度应变速率的估计值。在这一范围是不可能用装夹在试样上的引伸计来控制应变速率的，因为局部的塑性变形可能发生在引伸计标距以外。使用按公式（vc=Lc*eLe）计算的恒定横梁位移速率（vc在这一范围可以保持要求的平行长度应变速5.2.1.8测定上屈服强度（Rd）或规定9b)范围2：eLe=0.00025s-1，5.2.1.8.2如果试验机不能直接进行应变速率控制，应采用方法A5.2.1.9测定下屈服强度（Rd）和屈服点延伸率（Ae）5.2.1.9.1上屈服强度之后，在测定下届服强度和屈服点延伸率时，应保持下列两种范围之一的平行）；b)范围3：eLe=0.002s-1a)范围2：eLe=0.00025s-b)范围3：eLe=0.002s-1c)范围4：eLe=0.0067s-1，相对偏差±20%（0.4min，相对偏差±20%如果没有其他规定，推5.2.2.1测力系统5.2.2.2温度的测量当试样标距小于50mm时，应在试样平行长度的两端分别固定一支热电偶；当标距大于或等于50mm5.2.2.3温度测量系统的检验5.2.2.3.1温度测量装置的最低分辨力为1℃,允许误差应在±0.004T或±2℃内，取最大值。注：温度测量系统包括所有测盘组件链（传感器、导线、显示5.2.2.3.2温度测量系统应在试验温度范围内检验和校准5.2.2.4应变速率控制的试验速率因此应采用适当的试验速率或方法测定高温拉伸试验b)范围2：eLe=0.00025s-1，相对b)范围2：eLe=0.00025s-1，相对5.2.3.1da/dN>10-5mm/cycle的恒载增KK试验程序5.2.3.1.1此方法适用于裂纹扩展最大应力强度因子将会随着裂纹扩展而增大，直至达到或超过有效裂纹扩展速率试验中最大的Kmax。多变量有关，例如，力的变化量，试验材料种类、热处理条件和环境5.2.3.1.2应尽量减少中断试验的次数。如果试验发生中断，重新开始试验后裂纹扩展速率可能会改5.2.3.2da/dN<10-5mm/cycle的降K试验程序因子是逐级降低的，该方法称为逐级降KK法。由计算机自规则化的K梯度，通常C≥-0.1mm-1。有研究表明C值与试验材料和试样的几何形状有关。5.3物理性能检测方法5.3.1密度并用其煮沸3~5分钟即可；对于体积较小、比表面大、表面粗糙或微裂缝多的试样，在清洗润湿后应将水温会降低，要设法使其恢复到原来的温度。亦可使用其他有效的5.3.1.2水中称量然后取下试样置于杯底，单独进行吊具的水中称量（m’’）。当试样体积小于0.3cm³时，水中称量5.3.1.2.2水中称量时，由于水的表面张力和阻尼作用，不仅会使天平的感量降低，而且天平的平衡5.3.1.3水温测定5.3.1.4质量测定将试样取出烘干，冷却后用同一天平测定其质量（m测量精度应不低于0.001%。5.3.1.5计算5.3.1.5.1试样的密度按下式P=mPt(m-m,+m,,)····························································（1）m,——试样放在吊具上的水中的称量值，单位为克（gm,,——吊具的水中称量值，单位为克（gPt——水在温度tt时水的密度，单位为克每立方米（g/cm3）。5.3.1.5.2计算结果保留到小数点后第二位5.3.2.1热膨胀系数的测定方法有许多，可分为接触法和非接触法两类。接触法是将物体的膨胀量用5.3.2.2示差法是基于采用热稳定性良好的材料石英玻璃（棒和管）在较高的温度下，其线膨胀系数并根据已知石英玻璃的膨胀系数，便可算出待测a)仪器由主体（电炉及保温材料、机座、样品部件、位移测量部件、冷却部件）、精密温度控制器、位移传感器及控制器、保护气氛系统及计算机b)电炉采用硅碳管作为发热元件，莫莱石纤维为保温材料；d)采用电感调频式位移传感器，量程为±2.5mm，配套有二次仪表位移控制仪，分辨率1μ,精度e)温度控制器具有手动和自动功能，输出的电压值可以手动调节，因此升温速率可手动设定或f)气氛控制器由气源、稳压阀流量计组成，可同时采用双路供气，气氛一般用氧化气氛（O2）g)计算机系统分别与温度控制器和位移传感器测控仪连接，其配套的数据采集与处理软件可以自动采集温度、位移量及对应时间，计算和处理数据，绘制伸长/温度曲线和数据报表功能。a)按测试要求选择中、高温系统样品部件，中温（1000℃以下）用石英管、杆；高温（1000℃用小起子轻拨样品杆使之与样品接触良好，最后手摇摇把使样品部件右移进c)接通冷却水源，观察出水口有水流传感器清零，按下通讯键，温控器设置为自动方式开始f)测试完成后待温度降至室温后取出g)在计算机上处理实验数据，并可打印数据曲线输出；h)需要使用气氛时，须先卸下左侧板装上气氛管后再装上左侧板，然后按上述步骤安装样品，5.3.3.1仪器设备5.3.3.2实验方法5.3.3.2.2温度监控：温度监控仪和温度控制器用于根据设定值控制室温，从而控制颗粒温度。a)制备标准拉伸试样(通常为哑铃形e)钛合金可能呈现轻微非线性，需通过切线法或弦线法拟合模f)若材料各向异性(如轧制钛板)，需测试不同方5.4工艺性能检测方法5.4.1.1利用热模拟试验机，对高温钛合金材料试样施加不同的热加工参数，模拟实际锻造过程中的热变形条件。通过分析试样在热模拟过程中的应力-应变曲线、微观组织变化等，评估材料在不同热加5.4.1.3在锻造过程的不同阶段，对材料进行硬度测试。硬度可以反映材料的强度和变形抗力，通过5.4.1.4锻造比是衡量锻造过程中材料变形程度的指标。通过计算锻造前后材料的尺寸变化或通过金5.4.2.1通过拉伸试验机对焊接接头进行拉伸测试，测量焊接接头的抗拉强度、屈服强度和伸长率等力学性能指标，评估焊接接头在静载荷下的承载能力5.4.2.2采用弯曲试验机对焊接接头进行弯曲试验，检查焊接接头在弯曲过程中的抗开裂能力和塑性5.4.2.3利用冲击试验机对焊接接头进行冲击测试，测定焊接接头的冲击吸收功，反映焊接接头在冲5.4.3.1刀具选择：切削加工钛合金应从降低切削温度和减少粘结两方面出发，选用红硬性好、抗弯强度高、导热性能好、与钛合金亲和性差的刀具材料。YG类硬质合金比较合适。由于高速钢的耐热性差，因此应尽量采用硬质合金制作的刀具。常用的硬质合金刀5.4.3.3采用金刚石和立方氮化硼作刀具切削钛合金，可取得显著效果。如用天然金刚石刀具在乳化m/min。5.4.3.4切削钛合金的注意事项：切削钛合金时，切削温度高、刀具耐用度低。切削用量中，切削速具切削钛合金时的最佳切削温度约为480℃~540℃,硬质合金刀具约为650℃~750℃。切削钛合金一般采用较低的切削速度、较大的切削深度和5.5微观组织检测方法a)取样：样品应根据产品技术要求或试验目的，从有代表性的部位或在已进行低倍组织检验的样品上切取。切取过程中应防止发生塑性变形及因受热引起的高倍组织变化。推荐样品尺寸明确标识。挤压或轧制管材组织的受检面选取纵向截面，其他加工制品组织的受检面选取垂b)样品镶嵌：检查加工制品表层组织，或样品较小、形状不规则、多孔等情况时，样品应进行c)样品研磨：选择由粗到细不同粒度的砂纸或磨盘，将样品置于磨样机上依次进行研磨，去除样品加工痕迹。研磨过程可加水进行冷却，防止产生过热5.5.1.3机械抛光时，应选择合适的抛光织物与抛光剂，具体要求如下：5.5.1.6根据检验需要在金相显微镜上选择明场、偏光等合适的照明方式。从低到高选择不同放大倍数进行组织观察，依据产品技术要求或样品组织，选择合适的5.5.1.7对样品受检面进行全范围观察，根据实验目的或产品技术要求，选取有代表性的视场进行结一、任务来源随着航空航天技术的飞速发展，飞行器的性能要求不断提高，高温钛合金因其优异的性能成为航空航天领域不可或缺的关键材料。其具有低密度、高比强度、良好的耐高温性能和抗蠕变性能，能够有效减轻飞行器的结构重量，同时提高发动机的推重比和整体性能。然而市场上现有的高温钛合金材料性能检验方式上存在较大差异，缺乏统一技术标准。为了规范高温钛合金材料性能检验方法，制定《航空航天用高温钛合金材料性能检测规范》团体标准迫在眉睫。该标准将全面规范高温钛合金材料性能检验的性能检测要求和试验方法的内容。综上所述，《航空航天用高温钛合金材料性能检测规范》团体标准的编制对于规范市场秩序、提升产品质量、保障产业安全以及推动行业技术进步具有不可估量的重要意义。根据《团体标准管理规定》、《中国金属材料流通协会团体标准管理办法》有关规定，特立项本标准。本标准项目计划编号为T/CAMT-004-2025。二、起草单位本标准由中国金属材料流通协会提出、由中国金属材料流通协会标准化工作委员会归口。本标准由芜湖天科航空科技有限公司、陕西长羽航空装备股份有限公司、新疆湘润新材料科技有限公司、湖州宝钛久立钛焊管科技有限公司、西北工业大学共同起草。三、标准的编制原则标准起草小组在编制标准过程中，以国家、行业现有的标准为制订基础，结合我国目前的行业现状，按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定及相关要求编制。四、标准编制过程2025年1月16日，中国金属材料流通协会标准化工作委员会下达了《航空航天用高温钛合金材料性能检测规范》团体标准立项计划的通知，并成立了《航空航天用高温钛合金材料性能检测规范》标准筹备工作组。2025年1月—3月，标准筹备工作组积极开展《航空航天用高温钛合金材料性能检测规范》的技术调研和征集标准起草单位等事宜，并于2025年4月30日正式立项。经过征集、评审和筛选，最终确定了标准起草工作组的成员单位，成立了标准起草工作组。标准起草工作组经过技术调研、咨询，收集、消化有关资料，并结合航空航天用高温钛合金材料的研制技术、生产经验和应用现状及技术发展趋势，以航空航天用高温钛合金材料相关企业和标准作为主要参考依据，于2025年4月编写完成了团体标准《航空航天用高温钛合金材料性能检测规范》的草案稿，并于2025年4月9日，召开《航空航天用高温钛合金材料性能检测规范》团体标准启动会。2025年6月13日，进行征集《航空航天用高温钛合金材料性能检测规范》团体标准修改意见征集工作。五、标准主要内容本文件规定了了航空航天用高温钛合金材料性能检测的性能检测要求和试验方法的内容本文件适用于航空航天用高温钛合金材料。2、规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T228.1-2010金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法GB/T231.1金属布氏硬度试验GB/T3620.1钛及钛合金牌号和化学成分GB/T3620.2钛及钛合金加工产品化学成分允许偏差GB/T6611钛及钛合金术语和金相图谱GB/T23604钛及钛合金产品力学性能试验取样方法GB/T31981钛及钛合金化学成分分析取制样方法GB/T37584钛及钛合金制件热处理YS/T1001钛及钛合金薄板超声波检测方法YS/T1262海绵钛、钛及钛合金化学分析方法多元素含量的测定电感耦合等离子体原子发射光谱法ASTME2371用直流等离子体和电感耦合等离子体原子发射光谱法（基于性能的试验方法）分析钛和钛合金的试验方法（StandardTestMethodforAnalysisofTitaniumandTitaniumAlloysbyDirectCurrentPlasmaandInductivelyCoupledPlasmaAtomicEmissionSpectrometry(Performance-BasedTestMethodology)）3、术语和定义下列术语和定义适用于本文件。高温钛合金high-temperaturetitaniumalloys在较高温度下仍能保持良好的力学性能、物理性能和化学稳定性，可用于制造在高温环境下工作的零部件的钛合金材料。平衡α相存在的最高温度。品界αgrainboundaryα存在于原始B晶界上的初生α或转变α相。可能是连续或不连续的，也可能伴有大块α。通常是从相区缓冷到α-β相区而形成的。初生αprimaryα从最后的α-β相区上部加热保留下来的α相。大块αblockyα比初生显著粗大,并且更多角化的α相。是由单向加工引起的。可通过β再结品或采用全加工再进行α+β加工予以消除。它与周用正常组织相比显微硬度没有明显差别。断后伸长率percentageelongationafterfracture,(A)断面收缩率percentagereductionofarea,(Z)之比，以%表示：应力stress,(R)试验期间任一时刻的力与试样原始横截面积（S）之商。注：本文件中的应力是工程应力。抗拉强度tensilestrength,(Rm)相应最大力（Fm）对应的应力。3.10