GJB2744A-2019《航空用鈦及鈦合金鍛件規范》：規定了航空用TA1、TA2、TA3、TA7、TA15、TA19、TA29、TA32、TC1、TC2、TC4、TC4-DT、TC6、TC11、TC17、TC18、TC21、TC25、TB6鈦及鈦合金自由鍛件和模鍛件的要求、質量保證規定和交貨準備等。該標準取消了重量限制，覆蓋所有自由鍛/模鍛件，合金牌號數量也從原來的7種基礎牌號增加到19種，同時對部分合金的熔煉要求也有所提高，如TA15、TC4-DT等11種合金要求3次熔煉。科輝鈦業作為國內鈦鍛件、鈦棒、鈦板等鈦合金材料專業生產廠家，取得軍工用鈦材的資質證書，為把控不同材質的性能、工藝、應用等特點，更好的梳理GJB標準的規范框架，將其通過以下維度予以分析如下：

一、標準框架與核心更新

GJB2744A-2019由中央軍委裝備發展部發布，中國航發北京航空材料研究院等八家單位聯合起草，于2020年1月1日正式實施，替代了舊版GJB 2744標準。該標準規范了19種航空用鈦合金鍛件（包括TA2、TA15、TC4、TC11、TC25等）的技術要求、質量保證及交貨條件，覆蓋自由鍛件與模鍛件兩大類別15。其核心更新體現在三方面：

牌號體系擴展：新增TA29（Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo-Si）、TA32（Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr）等高溫合金，并將TC4-DT（損傷容限型）納入規范，適應航空發動機500~550℃高溫部件需求。

檢測體系強化：

超聲波探傷標準升級，要求Φ>100mm鍛件全體積檢測，缺陷閾值≤φ2mm（舊版允許≤φ4mm）

新增β斑（Beta Fleck）檢測條款，防止局部富鉬區導致的組織不均

性能分層控制：按鍛件截面尺寸分級要求力學性能。以TC4為例：

Φ≤150mm：抗拉強度≥895MPa

Φ>150mm：抗拉強度≥815MPa

反映大尺寸鍛件心部組織控制難度。

*表：GJB2744A-2019新增高溫合金牌號性能要求*

牌號	使用溫度(℃)	室溫抗拉強度(MPa)	高溫持久強度(MPa)	典型應用
TA29	≤540	≥930	≥620 (500℃/100h)	發動機壓氣機盤
TC25	≤550	≥1030	≥640 (500℃/50h)	渦輪葉片
TC4-DT	≤350	≥825	-	飛機起落架承力框

二、材質性能與應用場景分析

（1）TA系列：高耐蝕與焊接特性

TA2（工業純鈦）：純度≥99.2%，抗拉強度345MPa，延伸率20%。其優異耐海水腐蝕性（腐蝕速率<0.001mm/a）使之成為艦載機蒙皮、海洋平臺緊固件的首選材料。但強度較低，僅用于非主承力結構。

TA15（Ti-6.5Al-1Mo-1V-2Zr）：近α型合金，抗拉強度930-980MPa，焊接性能突出（裂紋率<5%），用于大型焊接機身框。某型軍機采用TA15整體框替代鋼構件，減重35%。

（2）TC系列：高強韌與高溫性能

TC4（Ti-6Al-4V）：用量占比超50%，抗拉強度895-930MPa。其綜合性能均衡的特性使其廣泛用于飛機掛架、機翼接頭等中低溫部件（≤350℃）。TC4-DT版本通過降低氧含量（O≤0.13%）提升斷裂韌性至70MPa·m½以上，用于起落架關鍵件15。

TC11（Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si）：α+β雙相合金，500℃持久強度≥640MPa，高溫蠕變抗力突出，適用于渦扇發動機高壓壓氣機盤，承受650MPa離心應力。

TC25（Ti-6.5Al-2Sn-4Zr-4Mo-1W-0.2Si）：550℃強度≥790MPa，添加鎢（W）元素強化晶界，用于新一代渦軸發動機渦輪盤。

三、制造工藝全鏈條解析

（1）熔煉與開坯

三次真空自耗熔煉：GJB2744A-2019強制要求航空鍛件用鑄錠需經三次VAR（真空自耗電弧爐）熔煉，確保成分偏析≤5%。

開坯工藝：鑄錠在β相變點以上150~250℃輕擊破碎粗晶，初始變形量20%~30%，后續逐步降溫避免聚集再結晶。

（2）鍛造工藝進階

自由鍛多向鐓拔：TA15/TC11等合金需在β轉變點以下30~50℃進行2~3火次鐓拔，總鍛比≥6.5，消除各向異性7。

β鍛造突破：TC25G鍛件在相變點以上10~40℃成形，變形量40%~80%，獲得網籃組織，斷裂韌性達100MPa·m½以上（較傳統工藝提升30%）。

精密模鍛技術：Ti-6Al-4V吊掛鍛件通過優化飛邊高度至4mm，并采用BP神經網絡優化工藝參數，使模具磨損降低40%，折疊缺陷率降至0。

（3）熱處理制度差異化

合金類型	熱處理制度	組織特征	性能目標
近α型（TA15）	退火（750~800℃/2h）	等軸初生α+β轉變	高焊接性
α+β型（TC4）	固溶（940℃/1h）+時效（540℃/4h）	細針狀α+β基體	強度-韌性平衡
高溫合金（TC25）	雙固溶（1020℃+860℃）+時效（590℃/8h）	網籃組織	蠕變抗力+斷裂韌性

四、航空領域核心應用與突破案例

（1）發動機高溫部件

TC11高壓壓氣機盤：采用β鍛造+雙重退火（880℃+650℃），550℃持久強度達640MPa，超工作應力16%，保障渦扇發動機6000rpm工況安全。

TC25G渦輪盤：中國科學院金屬研究所開發β鍛造工藝，使550℃殘余蠕變變形≤0.1%，用于長征火箭氫氧發動機渦輪泵。

（2）機身結構件

TA15整體承力框：通過等溫模鍛成形，替代30CrMnSiA鋼減重127kg，采用激光沉積修復技術提升焊接效率40%。

TC4-DT起落架支柱：損傷容限設計使疲勞壽命提升至10⁷次循環，用于C919客機。

五、先進制造工藝進展

攪拌摩擦加工（FSP）：對TA2純鈦進行FSP處理，表層晶粒由29.35μm細化至1.83μm，海水環境腐蝕膜電阻提升39%；TC4經200r/min-50mm/min參數加工后，晶粒細化至1.1μm，耐蝕性提升42%。

增材-鍛造復合制造：鉑力特采用SLM成形TC4葉盤預制體，經等溫熱鍛致密化，使疲勞強度達傳統鍛件95%，研發周期縮短60%。

數字孿生工藝優化：廣域銘島構建熱處理數字孿生體，輸入淬火參數即可預測TC11鍛件硬度分布，試制次數減少70%。

六、國內外產業化對比

指標	中國	美國	俄羅斯
產能規模	鈦材年產17萬噸（全球65%）4	鈦材年產5.2萬噸	鈦材年產3.8萬噸
高端產品	TC25G鍛件（550℃）	Ti-6-2-4-2S（600℃）	BT36（600℃）
技術短板	Φ>500mm棒材均勻性（波動>10%）	掌握粉末冶金渦輪盤	電子束熔煉技術領先
標準體系	GJB2744A-2019	AMS 4928（TC4）	ГОСТ 23755（航空鈦鍛件）

七、技術挑戰與前沿攻關

大規格鍛件組織均勻性：Φ500mm以上TC11棒材心部晶粒粗化導致強度波動>10%。攻關路徑：多向鍛造+梯度冷卻技術（蘭石集團在17噸鈦錠應用后心表變形差<5%）。

高成本制約普及：航空級TC4鍛件成本達$50/kg。解決方案：WAAM電弧增材技術降低材料損耗60%（波音787起落架節省$300萬/架）。

700℃合金工程化瓶頸：TiAl基合金（如Ti-48Al-2Nb）室溫延性不足（<2%）。突破方向：稀土氧化物彌散強化（Ti60添加Nd提升600℃強度至685MPa）。

八、趨勢展望

智能化制造：基于機器視覺的TC4鍛件表面缺陷在線檢出率>99%，結合數字孿生實現工藝參數自優化。

超高溫合金實用化：TiAl-Nb基合金（Ti-45Al-8Nb）目標服役溫度900℃，用于高超聲速飛行器蒙皮。

綠色循環技術：鈦屑回收利用率提升至80%（寶鈦集團氫化脫氫技術降低海綿鈦能耗30%）。

軍民融合標準化：推動GJB2744A與ASTM B381互認，支撐C919、CR929國際供應鏈建設。

總結：

GJB2744A-2019通過高溫牌號擴展、檢測精度升級及性能分層要求，構建了航空鈦鍛件全生命周期控制體系。未來需突破大尺寸均勻性控制與超高溫合金工程化難題，通過“材料-工藝-智能”三重創新，支撐國產航空裝備向高可靠、長壽命、低成本演進。

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