作者 ： 曹京霞，弭（mǐ）光寶，蔡建明，高帆，周毅，黃旭，曹春曉
( 中國（guó）航發北京航空材料研究院******鈦合金航空科技（jì）重點實驗室，北京100095)
摘要： 高（gāo）溫鈦合金製造技（jì）術已成為******航空發動機技術的核心與關鍵，近年來受到高度（dù）重視。在簡要回顧新型（xíng）高溫鈦合金、阻燃鈦合金和Ti-Al 係金屬間化合（hé）物合金發（fā）展的基礎上，從大規格鑄錠熔煉（liàn）、擠壓開坯、整體葉盤模鍛、環件軋製及零件機加工等方（fāng）麵介紹這些高溫鈦（tài）合金製造技術研究所（suǒ）取得的重要進展。***後，提出（chū）我國高溫鈦（tài）合金應用（yòng）研究中需要重點關注的問題以及進一步發展的建議（yì）。
關鍵詞： 高溫鈦合金； 鑄錠熔煉； 擠壓開坯； 整體葉盤模鍛； 環件軋製； 零件加工
引言
航空發（fā）動機性能的提高與新型高溫鈦合金和******結構設計的協同應用密不可分。我國（guó）從20 世（shì）紀90年代（dài）加快了新型高溫鈦合金材料的研究進程，開展了550 ℃高溫鈦合（hé）金、600 ℃高溫鈦合金、阻燃鈦合金以及Ti-Al 係金屬間化合物合金等新材料（liào）的研製（zhì）。在高溫鈦合金方（fāng）麵，國內自主研發的******代含稀土Nd 的550 ℃高溫鈦合金（ TA12） 和（hé）600 ℃高溫鈦（tài）合金（ Ti60） 具有優異的熱強性能，但由於焊（hàn）接技術方麵的研究儲備不（bú）足，以及稀土相易在焊縫區域晶界處（chù）偏聚易造成接頭脆性斷裂等問題沒有得到有效解決，未在航空發（fā）動機上獲得實際應（yīng）用（yòng）。基於電（diàn）子濃度理論，在適當利用α2相強化和矽化（huà）物析出相強化（huà）的同時，以Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Si 合金係為基礎加入Nb、Ta 元素（sù），進一步提高多元素複（fù）合固溶強化的效果（guǒ），研（yán）發了第二代具有良好熱強性能、良好鍛造加工和焊接性能的550 ℃高溫鈦合金（ TA32） 和600 ℃ 高溫鈦合金（ TA29、TA33 ） 。TA29 和TA33 鈦合金在成分上（shàng）差異較小，而性能水平存在的差異主要取決於工藝控（kòng）製因素。在第二代600 ℃高溫鈦合金的基礎上，通（tōng）過添加W 元素、提高Ta 元素含量，進一步開發了650 ℃ 高溫鈦合金（ Ti65） ，使得固溶強化型高溫鈦合金（jīn）的長時（shí）使用溫度有望突破傳統的600 ℃熱障溫度。在阻燃鈦合金研究（jiū）方麵，研發了2 個耐溫級別的（de）Ti-V-Cr 係（xì）阻（zǔ）燃鈦合金，分別（bié）是500 ℃ 長期使用的TB12 阻燃鈦合金（ Ti40） 和550 ℃長期使用的TF550 阻燃鈦合金。對TB12 和（hé）TF550 鈦合金的阻（zǔ）燃性能及綜合力學性能的研（yán）究表明（míng），這兩個合金具有相近的阻燃性（xìng）能，V 元素含量差異主（zhǔ）要影響（xiǎng）材料的熱強性能。在Ti-Al 係金屬間化合物合金研究方麵，全麵開（kāi）展了（ α2 +O + B2） 三相Ti3Al 合金（jīn）、O 相為基（jī）的Ti2AlNb 合金以及γ-TiAl 合金的（de）研究，Ti-Al 係金屬（shǔ）間（jiān）化合物合（hé）金長時（shí）使（shǐ）用（yòng）溫（wēn）度達到650 ～ 800 ℃。
當前，我國新型600 ℃高溫鈦合金、阻（zǔ）燃鈦合金和Ti-Al 係（xì）金（jīn）屬間化合物合金等材料基本完成實驗室階段的探索研究，逐步（bù）進入工程化研究與應用階段。鈦合金熱（rè）加（jiā）工設備的升（shēng）級換（huàn）代，大型裝備的（de）應用，海綿鈦、中間合（hé）金質量的提高，均有力（lì）促進了新材（cái）料開發及製（zhì）造技（jì）術研究。因此，重點介紹近（jìn）十年來我國航空（kōng）發動（dòng）機用600 ℃高溫鈦（tài）合金、阻燃鈦（tài）合金以及Ti-Al 係金屬間（jiān）化合（hé）物合金（jīn）在鑄（zhù）錠（dìng）、鍛件及典型零件等製造技術研（yán）究方麵取得的***新進展，並對進（jìn）一步的研究（jiū）方向提出建議。
1 高溫鈦（tài）合金製造技術研究
1. 1 新型高合金化合金鑄錠製備。真（zhēn）空自耗熔煉工藝是（shì）鈦合金鑄（zhù）錠製備普遍采用的工藝，其主要工序包（bāo）括電極塊製備、焊接和（hé）真空自耗2 ～ 4 次熔煉（liàn）。除了真空自耗電弧熔煉爐，******配套設備的（de）應用在鈦合金優質（zhì）鑄（zhù）錠（dìng）製（zhì）備（bèi）中也起到了關鍵作用，如自動稱重（chóng）和混布料係統、真空等離子焊箱等。新（xīn）型600 ℃ 高溫鈦合金、阻燃鈦合金和Ti3Al 合金都（dōu）已實現3 t 級工業鑄錠的製備，突破了高合金化鑄錠成分（fèn）均勻（yún）性控製的關鍵技術。
高合金化是新（xīn）型高溫（wēn）鈦合金和（hé）Ti-Al 係金（jīn）屬間化（huà）合（hé）物合金的顯著（zhe）特（tè）點，幾種典型高溫鈦合金的名義成分如表1 所示。從表1 可見，TA29、TA33 鈦合金的合金化元素總量分別接（jiē）近（jìn）17% 和16%，TD3、Ti2AlNb 合金的合金化元素總（zǒng）量分別接近43% 和54%，且合金化元（yuán）素熔（róng）點、密度（dù）差異均較大，因此這些新材料鑄錠製備（bèi）難度顯著（zhe）高於普（pǔ）通的TC4、TC11 等鈦合金。高（gāo）熔點（diǎn）元素（ 如Ta、Nb、Mo 等） 一般以Al-X、Ti-X 或Al-X-Y 三元中間合金的形式加入。對於高溫鈦合（hé）金，其原料中海綿（mián）鈦占比超過80%，海綿鈦能（néng）夠很好地將中間合金粘（zhān）結，電極塊強度基本有所保障（zhàng）。但對於Ti3Al 合金，其原（yuán）料中海綿鈦占比不到60%，Ti2AlNb 合金原料中海綿鈦占比更低，電極塊強度控製問題非常突出，工藝不恰當就會造成電極塊開裂，或電極塊強度（dù）偏低（dī），在搬（bān）運、焊接和熔煉時發生掉塊，影響鑄錠成分控製。
目前的解決方法主要是優選中間合（hé）金和優化混布料工藝。圖1 為北京航空材料研究院采用真空自耗熔煉工藝製備的TD3 鈦合金3 t 鑄錠（600 mm） 照片及鑄錠頭、中、尾外圓周（zhōu）取樣的成分分（fèn）析（xī）結果，可見合金元素Al、Nb、Mo 分布均比較均勻。
圖1 TD3 鈦合金鑄錠( 600 mm) 照片及化學成分
Fig. 1 Photo of 600 mm TD3 titanium alloy ingot( a)
and chemical composition( b)
與上述高溫鈦合金不同，Ti-V-Cr 係阻燃鈦（tài）合金不（bú）含Al 元素（sù），且合金元素的質量（liàng）分數超過40%，同樣（yàng）存（cún）在原料中海綿（mián）鈦占比少的問題，V、Cr 元素（sù）的加入方式非常關鍵。在認識阻燃合金化（huà）原理的基礎上，通過在合金元素加入方式以及電極結構上的創新，實現了TB12 和TF550 鈦（tài）合金3 t 級工業鑄錠（dìng）（620 mm） 的製備，從根（gēn）本（běn）上解決了Ti-V-Cr 係（xì）阻（zǔ）燃鈦合金工業鑄錠（dìng）V、Cr 元素偏析問題，對鍛（duàn）件質量提升起到了至關重要的作用。
1. 2 低工藝塑性合金的擠壓（yā）開坯。擠（jǐ）壓變形是在三（sān）向壓應力作用下完成的，裂紋不易（yì）形成和擴展，非常適合低工藝塑（sù）性合金鑄（zhù）錠的開坯和棒材製造（zào）。長期以來，我（wǒ）國鈦合金擠壓技術主要應用於管材和筒（tǒng）體（tǐ）結構件的製備，近些年也開展了鈦合金型材的擠壓製備，但擠壓技術沒有在鈦合金工業級鑄錠開坯中應用。造成這種局（jú）麵有2 方麵的原因： 一方（fāng）麵（miàn），國內鈦合金加工企業缺乏大型的擠（jǐ）壓設備； 另（lìng）一方麵，普通高溫鈦合金、高強鈦合金通過液（yè）壓機、快鍛機進行（háng）鑄錠（dìng）開（kāi）坯、棒材鍛造（zào）能夠滿足研製與批量（liàng）生產的需求（qiú）。然而，新型高溫鈦合金及Ti-Al 係金屬間化合物合金（jīn）都一定（dìng）程度（dù）上存在鑄造組織狀態下工藝塑性低的問題，其中，對擠壓開坯（pī）技術依賴性較強的2 類材料分別是阻燃鈦合金和變形TiAl 合金，而擠壓技術（shù）的應用則為這2 類合金棒材的製備（bèi）提供了一條重要的（de）工藝途徑，尤其是大型擠壓（yā）設備的建造，可以解決（jué）阻燃鈦合金工業鑄錠開坯的難題。
Ti-V-Cr 係阻燃鈦合金的顯著特點是鑄造組織狀態下工藝（yì）塑性非常低，基本不能實現無約束條件下自由鍛造。2009—2010 年（nián），北京航（háng）空材料（liào）研究（jiū）院與北方重工合作，在360MN 擠壓機上實現了TB12 和TF550 鈦合金多個（gè）3 t 級鑄錠的（de）包套擠壓開坯。圖2為620 mm TB12 鈦合金鑄錠經（jīng）包（bāo）套擠壓開坯後獲得的（de）帶包套的擠壓棒材（ 擠壓比（bǐ）約為4） 。擠壓開坯不（bú）僅解決了阻燃鈦合金工業（yè）鑄（zhù）錠（dìng）拔長變形的難題，同時也提高了阻燃鈦合金的工（gōng）藝塑（sù）性。圖3 為TF550 鈦合金鑄態和擠壓態（tài）2 種初（chū）始組織狀態的熱加工圖。從圖（tú）3 可以看出，無（wú）論是鑄態組織還是擠壓態組織，熱加（jiā）工圖中呈現的失穩區域均分布於（yú）高應變速率區域，並且明顯分（fèn）為2 個部分。結（jié）合顯微組織和碳化物形態分析，可以判定1 050 ℃以上的變形失穩主（zhǔ）要緣於碳化物溶解帶來的脆性（xìng），而（ér）1 050 ℃以（yǐ）下的變形失穩主要緣於局部塑性流動引起的劇烈剪切變形（xíng）所導致（zhì）的開裂。與鑄（zhù）態組織相比，擠壓態組織的局部（bù）塑性流動失穩區域明顯縮小，關鍵熱加工區域窗口擴大，有利於擠壓（yā）棒材的（de）進一步鍛造加工。實際鍛造中也發現經過擠壓開坯後，棒材的工藝塑性明顯（xiǎn）改善，不用包套即可直接在快鍛機上完（wán）成鐓粗和（hé）拔長變形。
圖2 TB12 阻燃鈦合金擠壓棒材照片
Fig. 2 Photo of extruded TB12 fireproof titanium alloy bar
圖3 TF550 阻（zǔ）燃鈦合金的熱加工圖( ε = 0. 4)
Fig. 3 Processing maps of TF550 fireproof titanium alloy
( ε = 0. 4) : ( a) as-cast; ( b) as-extruded
變形TiAl 合金800 ℃拉伸強度可達600 MPa 以上，比強度顯（xiǎn）著高於鎳基高溫合金。作為（wéi）壓（yā）氣機葉片應用能夠極大地降低盤（pán）和軸（zhóu）的負荷，這對發動機設計有（yǒu）極大（dà）的吸引力。然而，鍛造TiAl 合金的研究一直（zhí）受困於材料自身非常低的工藝塑性，技（jì）術難（nán）度大，研究進（jìn）展緩慢。北京航空材料研究院采用包套擠（jǐ）壓工藝和複合隔熱技術，實現了220 mm TiAl 合金鑄錠的開坯，以及（jí）矩形截麵和圓形截麵棒材的二次擠壓。同時，嚐（cháng）試開展了TiAl 合（hé）金單次大擠壓比棒材製（zhì）備工藝的（de）研究，製備出60 mm × 2 500 mmTiAl 合金擠壓棒材，擠壓比達到10 以上，擠壓棒（bàng）材的組織得到充分細化，如圖4 所示。
公司在國（guó）內知名（míng）專家（jiā）教授的引領帶動下，組建了一支國內******的超精（jīng）密技（jì）術研發團隊，研發團隊在（zài）超精密機床的單元技術、切削機理和工藝、成套技術及應用工藝方麵具備豐富的（de）技術經驗和實踐積累。可為北京精（jīng）密零件加（jiā）工，北京鋁合金異型件（jiàn）加（jiā）工製造相關（guān）產（chǎn）業提供優質的技術服務。
圖4 TiAl 合金鑄錠和擠（jǐ）壓棒材的顯微組織
Fig. 4 Microstructures of TiAl alloy ingot and extruded bar: ( a) as-cast; ( b) as-extruded
1. 3 整體葉盤鍛件研製與（yǔ）組織性能控製。輕（qīng）量化、整體化是航空發動機部（bù）件（jiàn）的重要（yào）發展方向，******航空發（fā）動機（jī）轉動部件普遍（biàn）采用了（le）整（zhěng）體（tǐ）葉盤結構。TC4、TC17、Ti6242 和600 ℃ 高溫鈦合金的整體葉（yè）盤研製與應用研究均取得了（le）快速發展。高溫鈦合金整體葉盤鍛件大多采用熱模鍛（duàn）或者近等溫模鍛成形，由（yóu）於鍛件的對稱性（xìng）比較好，若單純從鍛件成形角度考慮，完整（zhěng）充型難度不大，但是考慮到整體葉（yè）盤服役條件下對不同部位溫度和載荷要求的差異，對於均質整體（tǐ）葉盤，實現關鍵性能的合（hé）理匹配是***主要的技術難點，涉及到鍛件微觀組織類型選擇以及組織參數控製。600 ℃ 高溫鈦合金（jīn）作為（wéi）一種近α 型鈦（tài）合金，室溫（wēn）拉伸（shēn）塑性，特別是（shì）試樣熱暴露後的（de）塑性（xìng）（ 稱（chēng）為熱（rè）穩定性） 與高溫蠕變性能之間的矛盾一直是比較突出的問題，單體盤和葉（yè）片可以通過采用不（bú）同的（de）組（zǔ）織類型（xíng）分別（bié）控製，例（lì）如葉片采用雙（shuāng）態組織以獲得良好的熱穩定性能和高周疲勞性能；盤采用β 鍛的（de）網籃組織以獲得高的蠕變性能和損傷容（róng）限性能。目前，600 ℃高溫鈦合（hé）金主要采用α + β兩相區（qū）近等溫模鍛工藝製造整體葉盤鍛件，通過固（gù）溶和時效處理控製等軸初生α 相的體積分（fèn）數在10%～ 30%之間，控製β 轉變組織（zhī）中次生α 相的（de）分布，以及更微觀（guān）尺度的α2相、矽化（huà）物相的析出和分（fèn）布，實現整體葉盤鍛件熱穩定性和蠕變性能的良好匹（pǐ）配（pèi）。圖（tú）5 為TA29 鈦（tài）合金660 mm 整體葉盤（pán）及徑向截麵的低倍組織（zhī）。從圖5 可見，低倍組織為均勻模糊晶形態，是α + β 兩相區鍛造均勻變（biàn）形的典型（xíng）形貌。
圖（tú）5 TA29 鈦合金整體葉盤鍛件徑向低倍組織和顯微組織
Fig. 5 Ｒadial section macrostructure( b) and microstructures( a，c) of TA29 titanium alloy blisk die forging
鈦合金盤和葉片一體化製造（zào）在組織性能控製上做了一種工藝上的妥協，為（wéi）了（le）能夠充分發揮高溫鈦合金各種微觀組織形態或合金***優勢的性能，近些年嚐試開展了雙合金（jīn）整體葉盤以及雙性能整體葉盤（pán）的（de）研製（zhì）工作，主要包括： ①線性摩擦焊工藝，理論上可以實現雙合金或是同一合金雙組織整體葉盤的連接，國內外的研究工作主要集中於線性摩擦焊工藝和接頭組織性能的研究； ②真空電子束焊接+ 近等溫鍛造+ 熱處理強化界麵（miàn）的複合工藝（yì），西北工業大學采用這種工藝（yì）開（kāi）展了Ti3Al /TC4、Ti3Al /TC11、Ti2AlNb /TC11、Ti2AlNb /Ti60雙合金盤研製的基礎研究和組織性能評估； ③分區（qū）控溫（wēn）鍛造和（hé）分區控溫熱處理工（gōng）藝，理論（lùn）上能夠將（jiāng）整（zhěng）體葉盤（pán）鍛件中葉片與盤體控製為不同的組織類型，以更好地滿足整體葉盤不同部位實際服役條件的要求。圖6為（wéi）TA29 鈦（tài）合金650 mm 整體葉盤鍛件經分區控溫熱處理後的徑向截麵低倍組織及典（diǎn）型區域（yù）的顯微（wēi）組織。
圖6 TA29 鈦合金雙（shuāng）性能整體葉盤鍛件徑向截麵
低倍組織和顯微（wēi）組織
Fig. 6 Ｒadial section macrostructure( a) and microstructures( b ～
f) of TA29 titanium alloy dual-property blisk die forging
從圖6 可見，整體葉（yè）盤試驗件盤體為β 熱處理組織，葉（yè）片部位為（wéi）α + β 兩相區熱處理組織。此外，通過工藝控製，也可將整（zhěng）體葉（yè）盤的葉片（piàn）和盤體分別製備成不同初生α 相含（hán）量的雙態組織。
1. 4 整環和半環鍛件研製。以機匣、內環、安裝（zhuāng）邊等為代（dài）表的環形件結構也是航空發動機中比較重要的結構形式，環鍛件通常采用軋製工藝製造，主要（yào）工序為棒材坯料鐓粗、衝孔、擴孔和***終的軋（zhá）製成形。通常，坯料衝孔（kǒng）後得到的環（huán）坯進一步擴孔和（hé）***終（zhōng）的軋製成形都是在擴孔機上完成的。高溫鈦合金以及Ti3Al、Ti2AlNb 合金環鍛件製備都能夠采用這種工藝路線，在環鍛件製備的4 個工序過程中，坯料的加熱溫度、擴孔和***終軋製（zhì）成形的變形量控製決定了環鍛件的（de）組織類型，通過固溶、時效（xiào）處理可以進一步調控環鍛件的微觀組（zǔ）織，獲得所需（xū）的力學性能（néng）。圖7 和（hé）表2 分別為TD3 鈦合金靜（jìng）子（zǐ）內環鍛件及其力學性能。可見，TD3 鈦合金靜子內環鍛件（jiàn）的室溫和650 ℃力學性能（néng）均比較好。
圖7 TD3 鈦合金靜（jìng）子內環鍛件照片
Fig. 7 Photo of TD3 titanium alloy stator ring forgings
相近（jìn）變形條件下，TB12 和TF550 阻燃鈦合金的變形抗力顯著高於普通鈦合金，甚至也高於Ti-Al 係金屬間化合物合金，如表3 所示。可見，阻燃鈦合金環鍛件製備難度非常大（dà）。在成形外徑為730 mm、高度（dù）為300 mm 的TB12 鈦合金大型機（jī）匣環鍛件時，遇到的***大問題就是擴孔機噸位不足，坯（pī）料衝孔後得到的環坯徑向截麵厚度仍較大，不能在擴孔機上直接進行擴孔，隻能采用變形（xíng）條件比較差的馬架擴孔工（gōng）藝將環坯的徑向截麵尺（chǐ）寸（cùn）******行減薄，然後（hòu）再在（zài）擴孔機上（shàng）完成環鍛件的軋製成形，圖8a 為TB12鈦合金軋製成形的（de）機匣環鍛件。
TB12 鈦合金環鍛件製備中，馬架擴孔的變形火次、各火次的變形量分配、坯料的（de）加熱溫度、後續在擴孔機（jī）上成形軋製的變形量分配都是（shì）非常關鍵的工（gōng）藝參數。TF550 鈦（tài）合金的變形抗力更大，工藝（yì）塑性比（bǐ）TB12 鈦合金略差，馬架擴孔和軋環成（chéng）形難度更大，製備機匣鍛（duàn）件則采用了熱模鍛工（gōng）藝，圖8b 為用TF550 鈦合金50 mm 厚板經熱模（mó）鍛（duàn）製成（chéng）的半環機匣（xiá）鍛件。表4 為TB12 鈦合金（jīn）環（huán）鍛件及TF550 鈦合金半環（huán）模鍛件的力學性能。
從表4 可見，TF550 鈦合金鍛（duàn）件的高溫持久和蠕變性能顯著優於（yú）TB12 鈦合金。
圖8 阻燃鈦（tài）合金機匣鍛件照片（piàn）
Fig. 8 Photos of fireproof titanium alloy compressor case forgings:
( a) TB12 titanium alloy; ( b) TF550 titanium alloy
1. 5 典型（xíng）零件加工技術。由（yóu）於高溫鈦合金（jīn）具有（yǒu）導熱差、硬度高、粘（zhān）刀等特性，造成了這種材料車削（xuē）、銑削和鑽削加工的難度比鋼要大很多，整體葉盤、機匣等零件（jiàn）的結構複雜性與材料特性的耦合（hé）結果更增加了零件加工的難度（dù）。通過技術攻關，在阻燃鈦合金機匣、600 ℃ 高溫鈦合金整體葉盤、Ti3Al 合金靜（jìng）子內環及TiAl 合金葉片等零件的加工技術方麵取得了重要進展。
圖9 TB12 阻燃鈦合金（jīn）機匣零件照片
Fig. 9 Photo of TB12 fireproof titanium alloy compressor case
以TB12 阻燃鈦合金機匣零件（ 圖9） 為例，該（gāi）零件屬於薄壁類環形件，機匣外型麵有帶孔的圓柱凸台，為異（yì）形結構，在粗車和（hé）粗銑時需要盡量多去餘量，提高加工效率，同（tóng）時還必須保證零件足夠的剛性； TB12鈦（tài）合（hé）金的機械加（jiā）工性能較差，切削和銑削加工表麵硬化現象比較嚴重（chóng），需要大的切削（xuē）加工力，大切削力（lì）加工與剛性保證需（xū）求（qiú）也是（shì）一對矛盾，在製定機匣（xiá）零件加工工藝時（shí）這些（xiē）方麵都（dōu）是重點考慮的。
2 未來需要重點關注的幾個問題
2. 1 含W 元素的（de）高溫鈦合金鑄錠製備。從合金化的（de）角度，應重視高熔點元素的加入方式和中間合金（jīn）的質量。新型高溫鈦合金及Ti-Al 係金屬間化合物合金的合金化程度較高，且含有Nb、Ta、W 等高熔點元素，高熔（róng）點夾雜是需要嚴格控製的（de）冶金（jīn）缺陷，尤其對於熔點超過3 400 ℃的W 元素，更應引起重視。目前國內針對航（háng）空發動機長期（qī）使用正在開展研（yán）究的（de）含W 高溫鈦合金主要有TC25G 和Ti65 鈦合金，同時針對航天產品高溫短時應用的含W 鈦合金一些專利中（zhōng）也有所報道，解決好（hǎo）W 元素的添加問題，對於進一步提升高溫鈦合金的（de）熱強性能，突（tū）破600 ℃熱障溫度具有重要意義。
2. 2 高溫鈦合金鑄錠的純淨化製備製備。高（gāo）純淨鈦合金鑄錠也（yě）是重要的發展方向。應重視高溫鈦合金中Fe、O 等雜質元素含量的（de）控製問題，尤其針對整體葉盤（pán）、離心葉輪等轉動部件應用的高溫鈦合（hé）金材料應嚴格（gé）控製Fe 元素含量。
2. 3 大規格棒材組織的精（jīng）細（xì）化控製。新型高溫鈦合（hé）金典型件製備用棒材的技術要求與鍛（duàn）件的技術要求基本相當，以保證大規格棒材可（kě）以直接用（yòng）於（yú）鍛件製坯，而不需要進（jìn）一步改（gǎi）鍛。目前對鈦合金棒（bàng）材的組織控製主要是對組織類型提出要求，沒有細致到對宏觀（guān）和微觀織構（gòu）的控製，往往大規格棒材中α 晶團的明顯取（qǔ）向會遺傳到鍛件（jiàn）中。近α 型高溫鈦合金的保載疲勞敏感性與微織構有較強的關聯，因此對於整體葉盤鍛件用高溫鈦合金（jīn）大規格棒材在製備工藝控（kòng）製上應體現出對宏觀（guān）和微觀織（zhī）構的控製措施。
2. 4 大規格（gé）棒材擠壓。隨著我國大型擠壓設備配套工裝的完善和應（yīng）用（yòng）技術（shù）的提升，阻燃鈦合金工業鑄錠包套擠壓開坯工藝仍有優化（huà）的空間。前期研究工作中，為配合大規格（gé）擠壓筒所采用的厚壁包套結（jié）構可以優化成薄壁包（bāo）套結（jié）構，也（yě）可嚐試無包套擠壓開坯技術，進一步提高擠壓開坯的工藝可控性，提高擠壓棒（bàng）材質量並降低擠壓成本。
2. 5 低殘餘應力的大型鍛件製備技術。鍛件殘餘應力水（shuǐ）平（píng）低，對保證大型複（fù）雜零件完整性加工和變形控製非常（cháng）有意（yì）義，對轉動件的長壽命服役也很關鍵。在高溫鈦合金及Ti-Al 係金（jīn）屬間化合物合金大型鍛件製備技術研究中（zhōng），重點開展了微觀組織與力學性能的關（guān）係以（yǐ）及工藝控製研究，而對（duì）鍛件的低殘餘應力（lì）製（zhì）坯和成（chéng）形（xíng）技術也需要給予充分重視，逐步建立（lì）和完善鍛件殘餘應力監控手段和技術。
2. 6 雙性能和雙合金整體葉盤的（de）過渡區控製。采用分區控溫熱處理（lǐ）或分區控溫鍛造製備雙性能整體葉盤在工（gōng）藝上是能夠實現的，但具體到（dào）雙性能（néng）整（zhěng）體葉盤鍛件綜合性能的控製還有（yǒu）很多細（xì）節需要關注，例如2 種組織類型的（de）選擇（zé），過渡區設計在（zài）哪個（gè）部位，過（guò）渡區部位的******按需控（kòng）製，過渡區組織對性能（néng）的影響等。雙（shuāng）合金（jīn）整體葉盤製造（zào）過程同樣也麵臨上述問題。
2. 7 Ti-Al 係（xì）金屬間化（huà）合物合金鍛件強韌化。Ti-Al 係金屬間化合物合金複雜的相變（biàn）過程為鍛件組（zǔ）織性能調控提供了空間，需加強Ti3Al、Ti2AlNb合金大型結構件強韌化熱機械處理技術研究。
3 結語
近十年來，******高溫鈦合金和Ti-Al 係金屬間化合物合金材料與製備技術得到快速發展。突破了高合（hé）金化600 ℃高溫鈦（tài）合金、Ti-V-Cr 係阻燃鈦合金和Ti3Al 合金等3 t 級工業（yè）鑄錠的（de）均勻化製備，阻燃鈦合（hé）金（jīn）3 t 級鑄錠包套擠壓開坯，TiAl 合金擠壓棒材製（zhì）備，600 ℃高溫鈦合金整體葉盤、阻燃（rán）鈦合金機匣的鍛件製備及其零件加工等（děng）製造技術。這些關鍵技術的（de）突破，標誌著（zhe）我國航空發（fā）動機用高溫鈦合金（jīn）及Ti-Al 係（xì）金屬間（jiān）化合物合金等關（guān）鍵（jiàn）材料已經基本完成由實驗室研究階（jiē）段向工程化應用研究階段（duàn）的跨越。
未來針對航空發動機典型應用，需要進一步大力開展製造（zào）技術（shù）的創新優化（huà）研究（jiū）和工藝（yì）穩定性控製技術研究，提升我國新型高溫鈦合金及Ti-Al 係金屬（shǔ）間化合物合金的應用技（jì）術水平，滿足和推動高性能航空發動機技術（shù）發展（zhǎn）。
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