1、引言

鈦合金材料密度低、比強(qiáng)度高、耐腐蝕、組織性能穩(wěn)定性好，具有優(yōu)良的綜合性能。近年來，世界鈦工業(yè)和鈦材加工技術(shù)得到了飛速發(fā)展，海綿鈦和鈦合金加工材的生產(chǎn)和消費(fèi)都達(dá)到了很高的水平。我國鈦資源豐富，儲(chǔ)量居世界前列，目前已成為繼美國、俄羅斯、日本之后，具有完整工業(yè)體系和生產(chǎn)能力的世界第四大鈦工業(yè)國，加強(qiáng)我國鈦合金材料的研究和應(yīng)用推廣對(duì)促進(jìn)我國裝備制造業(yè)的快速發(fā)展具有重要意義[1]。伴隨我國鈦工業(yè)的快速發(fā)展，我國鈦板、鈦棒、鈦鍛件等鈦及鈦合金的標(biāo)準(zhǔn)從建立、發(fā)展也已經(jīng)歷43年，現(xiàn)已形成較為完整的標(biāo)準(zhǔn)體系。

本文在對(duì)國內(nèi)外鈦及鈦合金材料標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行闡述的基礎(chǔ)上，探討我國鈦材技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的未來發(fā)展趨勢(shì)。

2、國際鈦材標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀

2.1國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO鈦材標(biāo)準(zhǔn)

國際輕金屬及其合金標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)（ISO/TC79）下屬的鈦技術(shù)委員會(huì)（ISO/TC79/SC11）成立于2002年，負(fù)責(zé)制定非飛機(jī)用鈦材標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)已制定7項(xiàng)；另外，國際外科移植標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)（ISO/TC150）下屬的材料技術(shù)委員會(huì)（ISO/TC150/SC1）成立于1971年，負(fù)責(zé)制定外科植入物用鈦材標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)已制定5項(xiàng)。

2.2美國ASTM鈦材標(biāo)準(zhǔn)

美國是世界上第一個(gè)工業(yè)化生產(chǎn)海綿鈦和鈦加工材的國家，具有完善的鈦冶金、加工、應(yīng)用和研究體系。美國既是世界上最大的鈦材生產(chǎn)國,也是世界上最大的鈦材消費(fèi)國。

美國的標(biāo)準(zhǔn)體系中包括鈦標(biāo)準(zhǔn)的主要有ASTM（AmericanSoci－etyforTestingandMaterials，美國材料試驗(yàn)協(xié)會(huì)）、AMS（AerospaceMaterialSpecification，美國宇航材料規(guī)范）、ASME（AmericanSocietyofMechanicalEngineers，美國機(jī)械工程師協(xié)會(huì)）、MIL（美國軍用標(biāo)準(zhǔn)）、AWS（AmericanWeldingSociety，美國焊接協(xié)會(huì)）等，其中鈦類標(biāo)準(zhǔn)較全面的是ASTM、AMS、ASME等。

ASTM下設(shè)140多個(gè)技術(shù)委員會(huì)，擁有12000多項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)。ASTM標(biāo)準(zhǔn)為世界各機(jī)構(gòu)廣泛認(rèn)可，是全球許多行業(yè)的首要選擇。ASTM體系包括的現(xiàn)行鈦類相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)共有30項(xiàng)，其中B10活性與耐熔金屬技術(shù)委員會(huì)下屬的B10.01鈦分技術(shù)委員會(huì)制定14項(xiàng)，E01金屬、礦石及相關(guān)材料的化學(xué)分析技術(shù)委員會(huì)下屬的E01.06鈦分技術(shù)委員會(huì)制定6項(xiàng)，F(xiàn)04醫(yī)用及外科材料和設(shè)備技術(shù)委員會(huì)下屬的F04.12金屬材料分技術(shù)委員會(huì)制定10項(xiàng)。

2.3日本JIS鈦材標(biāo)準(zhǔn)

1961年日本已經(jīng)制定作為鈦加工材原料的海綿鈦標(biāo)準(zhǔn)；1964年制定了作為鈦加工材最初的純鈦板材和線材、配管用管以及材熱交換器用管材、棒材和線材等標(biāo)準(zhǔn)；在用途和需求擴(kuò)展的同時(shí)，1991年制定了鈦合金板材、棒材及鍛造用品標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而在2000年制定了鈦合金管材及純鈦和鈦合金鑄件標(biāo)準(zhǔn)[2]。

這些標(biāo)準(zhǔn)隨著鈦材生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展和需求量的擴(kuò)大，重新進(jìn)行修訂和追加制定。以標(biāo)準(zhǔn)國際化為理念，2001年著手進(jìn)行了大幅度標(biāo)準(zhǔn)體系的修訂，就加工材形狀的板材、條材、無縫管、熱交換器用管、焊接管、鈦棒材、鍛造部件、線材、鑄造部件8個(gè)類別進(jìn)行統(tǒng)一整理；同時(shí)，鈦鋼復(fù)合板亦進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化。

2002年制定了外科植入物用鈦材標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)純鈦、Ti-6Al-4V合金、Ti-6Al-2Nb-1Ta合金、Ti-15Zr-4Nb-4Ta合金、Ti-6Al-7Nb合金、Ti-15Mo-5Zr-3Al合金等6種進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。當(dāng)前對(duì)確定海綿鈦的品質(zhì)起決定作用的硬度試驗(yàn)，已實(shí)行標(biāo)準(zhǔn)化；有關(guān)鈦材料含有合金元素的分析、定量分析方法標(biāo)準(zhǔn)業(yè)已制定；為確定鈦制品的健康安全性，規(guī)定的檢查方法標(biāo)準(zhǔn)有鈦管渦流探傷檢查方法、超聲波探傷檢查方法和焊接管差壓試驗(yàn)方法，此外還有與射線穿透試驗(yàn)相關(guān)的兩個(gè)JIS標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，JIS目前大約有39項(xiàng)現(xiàn)行鈦材標(biāo)準(zhǔn)。

2.4俄羅斯ГОСТ鈦材標(biāo)準(zhǔn)

俄羅斯擁有鈦礦山-冶金-加工-鈦設(shè)備制造及科研-設(shè)計(jì)-應(yīng)用兩個(gè)完整體系，且擁有最大鈦資源。主要鈦加工材有鑄錠、方坯、板坯、大型鍛件、葉輪鍛件、軋環(huán)、型材、無縫管和焊接管及其它產(chǎn)品。據(jù)統(tǒng)計(jì)，ГОСТ目前大約有51項(xiàng)現(xiàn)行鈦材標(biāo)準(zhǔn)。

2.5德國DIN鈦材標(biāo)準(zhǔn)

目前，德國尚不具備完整的鈦工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈，但該國注重鈦的應(yīng)用。這在一定程度上，促進(jìn)了該國鈦材標(biāo)準(zhǔn)的建立和發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計(jì)，DIN目前大約有11項(xiàng)現(xiàn)行鈦材標(biāo)準(zhǔn)。

3、我國鈦材標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

1970年7月23日，我國由冶金工業(yè)部正式頒布了第一套（批）鈦及鈦合金加工材產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。作為鈦材標(biāo)準(zhǔn)體系的雛型，這套標(biāo)準(zhǔn)為我國鈦材標(biāo)準(zhǔn)體系的建立和發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。20世紀(jì)80年代初，國家提出了修改原鈦材部頒標(biāo)準(zhǔn)、起草國家標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)劃。在原冶金部標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上向國際標(biāo)準(zhǔn)過渡，建立國家標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)，鈦及鈦合金標(biāo)準(zhǔn)體系基本形成[3]。

20世紀(jì)90年代初期開始對(duì)部分國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修訂。21世紀(jì)初，國家對(duì)鈦材標(biāo)準(zhǔn)體系進(jìn)行了第3次修訂和完善。至此，我國在原料（海綿鈦）、化學(xué)成分、半成品加工材（棒材、板材、帶材、箔材、絲材、管材、餅材、環(huán)材、鑄錠）、鑄造產(chǎn)品（鑄件和鑄造合金）、材料組織結(jié)構(gòu)、相關(guān)檢驗(yàn)方法、試驗(yàn)方法以及廢料回收利用等方面均規(guī)劃制定了相關(guān)的鈦材國家標(biāo)準(zhǔn)，基本滿足了生產(chǎn)需求。

截至2013年7月31日，我國已發(fā)布實(shí)施的鈦及鈦合金材料國家標(biāo)準(zhǔn)有61項(xiàng)，其中化學(xué)分析方法標(biāo)準(zhǔn)25項(xiàng)。

4、我國鈦材標(biāo)準(zhǔn)體系的發(fā)展趨勢(shì)和建議

目前，我國鈦材標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)過多年的建立和改進(jìn)，鈦產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的水平基本與國際標(biāo)準(zhǔn)和國外新近標(biāo)準(zhǔn)相同，但在標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)內(nèi)容方面與上述國家也存在一定差距，如鈦合金半成品的規(guī)格、質(zhì)量要求、檢驗(yàn)測(cè)試手段及品種類型等，仍需進(jìn)一步改進(jìn)、提高和完善。

按照《新材料產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》要求，未來開展能滿足包括高強(qiáng)、高韌、高溫、阻燃和損傷容限的各種設(shè)計(jì)使用要求的鈦合金材料研究以及這些材料的大規(guī)格和超大規(guī)格半成品的研究成為必然趨勢(shì)，客觀上要求未來鈦材標(biāo)準(zhǔn)化工作也應(yīng)在上述鈦合金材料工業(yè)化的基礎(chǔ)上展開。

結(jié)合工信部近日印發(fā)的《新材料產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化工作三年行動(dòng)計(jì)劃》，我國鈦材標(biāo)準(zhǔn)體系的發(fā)展應(yīng)主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行：

（1）以標(biāo)準(zhǔn)國際化為理念，開展標(biāo)準(zhǔn)制定工作，提高標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)知程度，達(dá)到國際通用。

（2）在先進(jìn)鈦合金材料工程化專項(xiàng)實(shí)施過程中，應(yīng)安排相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化研究內(nèi)容，使標(biāo)準(zhǔn)化工作貫穿于材料工程化研究的全過程，并以標(biāo)準(zhǔn)的形式體現(xiàn)工程化的成果，從而實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化自主創(chuàng)新，研究制定一批技術(shù)水平先進(jìn)并具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的鈦合金材料標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)新合金的應(yīng)用。

（3）在確保準(zhǔn)確性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性的前提下，開展鈦合金半成品規(guī)格和質(zhì)量方面監(jiān)測(cè)設(shè)備研制和方法研究，加強(qiáng)方法標(biāo)準(zhǔn)的制定，使標(biāo)準(zhǔn)體系更加完善。

參考文獻(xiàn)

[1]黃天娥，范桂彬，閆海，劉東升.航空用鈦合金材料及鈦合金標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展綜述[J].航空標(biāo)準(zhǔn)化與質(zhì)量，2010（3）.

[2][日]日本鈦協(xié)會(huì)編.鈦材料及其應(yīng)用.周連在譯.王桂生校[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2008.

[3]黃永光.中國鈦標(biāo)準(zhǔn)40年[J].中國有色金屬學(xué)報(bào)，2010S1.

相關(guān)鏈接