鈦及鈦合金材料具有低密度、輕質(zhì)量、高比強度、低溫性能和高溫性能良好、抗蝕性能優(yōu)異等諸多優(yōu)點。隨著鈦及鈦合金應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，鈦及鈦合金型材從小到眼睛架、表鏈，大到航空、航天、海洋、化工等領(lǐng)域均已成熟應(yīng)用。鈦及鈦合金因易受H、O、N等氣體元素污染、加工抗力大、熱成型溫度范圍窄等原因，生產(chǎn)大規(guī)格、變斷面型材的難度較大，生產(chǎn)成本較高。

目前，我國主要以機械加工的方式生產(chǎn)部分異型材和變斷面鈦合金型材，導(dǎo)致加工量巨大，金屬利用率低下，資源浪費嚴(yán)重。相比而言，利用在封閉擠壓筒中進(jìn)行的熱擠壓工藝成為一種生產(chǎn)鈦合金型材的先進(jìn)方法 。

1 鈦及鈦合金型材現(xiàn)狀

1.1 俄羅斯

俄羅斯對鈦及鈦合金型材開展了大量工作，從1953年開始研發(fā)航空發(fā)動機隔框型材、翼翅型材和壁板等各種鈦合金型材。早在1965年就建立了以玻璃潤滑劑為基礎(chǔ)生 產(chǎn) 0T4（Ti-4Al-1.5Mn）、OT4-1（Ti-2Al-1.5Mn）、BT3-1（Ti-6Al-2.5Mo-1.5Cr-0.5Fe-0.3Si）、BT6（Ti-6Al-4V）和BT8（Ti-6.5Al-2.53.3Mo-0.3Si）等鈦合金型材的熱擠壓工藝。擠壓薄壁型材主要有0T4（Ti-4Al-1.5Mn）、OT4-1（Ti-2Al-1.5Mn）、BT5（Ti-5Al）、BT14（Ti-5Al-3Mo-1V）等鈦合金材料，擠壓變斷面型材主要有BT3-1（Ti-6Al-2.5Mo-1.5Cr-0.5Fe-0.3Si）、BT20（Ti-6.5Al-1Mo-1V-2Zr-0.15Si）、BT22（Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe）等高強度鈦合金材料，鈦合金型材典型力學(xué)性能。

俄羅斯對鈦合金型材的研究結(jié)果表明，采用拉伸方法精整擠壓薄壁型材可使型材表面質(zhì)量提高一級，尺寸公差減小三分之一 ；采用階段變斷面型材的擠壓工藝可使金屬利用率提高一倍，并使機加量減少五分之四 。

1.2 美國

從1948年鈦金屬的工業(yè)化生產(chǎn)開始，1950年美國首次在F-84戰(zhàn)斗機上用鈦合金制作隔熱板、導(dǎo)風(fēng)罩、機尾罩等非承力構(gòu)件后，伴隨著鈦金屬的工業(yè)化發(fā)展美國利用熱擠壓成型技術(shù)開始了鈦合金型材的應(yīng)用研究，特別是從1954年第一個實用型鈦合金Ti-6Al-4V研制成功后美國鈦工業(yè)開始了快速發(fā)展。

在鈦及鈦合金型材的研究方面，早在1968年就形成了航空用鈦及鈦合金型材的專用生產(chǎn)規(guī)范，主要有CP-1、CP-2、CP-3、CP-4、A-1（Ti-5Al-2.5Sn）、A-2（Ti-5Al-2.5Sn ELI）、A-4（Ti-8Al-1Mo-1V）、AB-1（Ti-6Al-4V）、AB-2（Ti-6Al-4V ELI）、AB-3（Ti-6Al-6V-2Sn）、AB-4 （Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo）等鈦合金材料，目前，美國RMI公司掌握著大規(guī)格鈦合金型材的領(lǐng)先生產(chǎn)水平，生產(chǎn)的鈦合金型材廣泛用于航空、航天、石油化工等領(lǐng)域。鈦及鈦合金型材典型力學(xué)性能要求。

1.3 中國

1971年寶鈦集團有限公司從德國引進(jìn)3150t臥式擠壓機投產(chǎn)開始，我國進(jìn)行了鈦合金熱擠壓工藝技術(shù)的研究，可擠壓出簡單斷面的多種鈦合金型材。2009年寶鋼特鋼從德國引進(jìn)了6000t擠壓機，提升了我國熱擠壓鈦合金型材的生產(chǎn)裝備水平。

2011年航空工業(yè)領(lǐng)域?qū)C4型材的冷拉技術(shù)進(jìn)行了創(chuàng)新性試驗，并初步取得了成功。2014年寶鈦集團有限公司在3150t臥式擠壓機上成功擠制出TC4“T”型鈦合金型材，突破了航空航天用TC4鈦合金型材及零件研制中的多項關(guān)鍵技術(shù)難題，并研制出型號工程用鈦合金型材。

目前，我國對鈦合金型材的研制生產(chǎn)主要集中在TA7（Ti-5Al-2.5Sn）、TA15（Ti-6.5Al-1Mo-1V-2Zr-0.15Si）、TC2（Ti-4Al-1.5Mn）TC4（Ti-6Al-4V）、TC10（Ti-6Al-6V-2Sn-0.5Cu-0.5Fe）等鈦合金材料，并獲得了實際應(yīng)用。

2 我國鈦及鈦合金型材研制中存在的問題

（1）從上世紀(jì)七十年代開始我國對鈦及鈦合金型材熱軋工藝和熱擠壓工藝進(jìn)行了探索性研究，相比國外在上世紀(jì)六十年代已掌握熱擠壓鈦合金復(fù)雜斷面型材的生產(chǎn)技術(shù)，我國長期以來主要集中在“L”、“T”和“U”型等簡單斷面鈦合金型材的研究中。

（2）從我國對鈦及鈦合金產(chǎn)品的研究過程中，可以看出在近年來才對型材生產(chǎn)工藝的研究較為活躍，也首次開創(chuàng)了冷拉型材的工藝試驗，但因鈦合金材料屈強比和變形抗力較大等原因還存在較多工藝難題。

（3）我國雖然已掌握了部分鈦合金型材的生產(chǎn)技術(shù)，但至今未形成鈦及鈦合金型材的生產(chǎn)規(guī)范，長期缺乏規(guī)范的技術(shù)要求和一致的質(zhì)量檢驗，致使鈦及鈦合金型材的產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊，也缺乏應(yīng)用市場的競爭力。

3 結(jié)語

（1）鈦合金型材作為一種近終形的半成品零部件，加工余量少結(jié)構(gòu)效益高，綜合性能優(yōu)異，具有很大的市場潛力。

（2）目前我國民用的部分鈦合金型材可以實現(xiàn)國產(chǎn)化，但對服役 條件苛刻的航空、航天用鈦合金型材主要依靠進(jìn)口，易受各種條件的制約。隨著我國航空、航天工業(yè)的快速發(fā)展，對關(guān)鍵件所需鈦合金型材的批量生產(chǎn)急需建立穩(wěn)定的生產(chǎn)工藝，制定統(tǒng)一的生產(chǎn)規(guī)范和質(zhì)量判定的檢驗要求。

（3）我國應(yīng)在已掌握部分簡單斷面鈦合金型材生產(chǎn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，對復(fù)雜斷面鈦合金型材熱擠壓變形中的潤滑條件、金屬應(yīng)變狀態(tài)和流向行為等進(jìn)行重點研究。

（4）近年來，我國在鈦合金研制方面熱衷于開發(fā)新合金拓展新工藝，但對老牌鈦合金性能潛力的持續(xù)挖掘明顯不足，在產(chǎn)品開發(fā)升級的過程中會遇到各種難題，對其綜合性能的控制也有不足之處。