随着我国(金属)材料工业正在由大变强,也随着我国民机产业发展进入快车道,航空材料的市场需求规模巨大,航空材料国产化也将是大势所趋,提升航空材料(的自主)供给水平是先进制造业发展和制造强国建设的重要基础支撑,是落实“中国制造2025”战略、打造高端制造新优势的战略选择。为推动民机铝材跨行业协同创新,工信部将聚焦航空铝材研发、生产和应用关键环节,以推进航空铝材完全自主供应,建立自主创新的材料体系和装备技术体系为目标,充分发挥合作机制作用,加大对重点牌号研制和平台建设的支持。
铝-钛-碳(Al-Ti-C)是一种主要应用于航材及特种铝材的晶粒细化剂。研究表明,与铝-钛-硼(Al-Ti-B)晶粒细化剂相比,铝-钛-碳(Al-Ti-C)细化剂中的TiC形核粒子不会对某些含有Zr元素的铝合金产生“中毒”影响,从而提高铝合金材料综合性能。铝-钛-碳(Al-Ti-C)细化剂是7XXX系高强度民用航空铝材生产制造中重要的添加材料,可以提高材料的断裂韧性等综合性能,在航材性能的提升中发挥重要的作用。铝-钛-碳(Al-Ti-C)细化剂在某些对硼(B)元素有特殊要求的合金中(如核工业用铝材),能够在保证细化能力的前提下避免B元素的带入,具有不可替代的作用。铝-钛-碳(Al-Ti-C)细化剂在5XXX系变形合金中,能够提高铸锭及产品的表面质量,满足产品的特殊质量要求。铝-钛-碳(Al-Ti-C)细化剂中的TiC粒子不宜聚集,在超薄铝板材中,如双零铝箔材料,可以有效避免铝-钛-硼(Al-Ti-B)中TiB2粒子容易聚集产生孔洞缺陷。
为了配套铝合金航材的国产化为目标,同时加快航空铝合金材料生产制造提供基础材料及标准支撑,对标国外航空铝材对原材料的质量要求,加快关键基础添加材料—铝-钛-碳合金的质量提升及国产化,亟需修订铝钛碳合金线材行业标准,促进产品质量的提升。
现执行的YS/T 447.2-2011标准对于铝-钛-碳合金的应用规范内容不太完整,收集到合金牌号偏少,TiC、TiAl3及固体夹杂的要求不严,对氧化夹渣和Ti、TiC聚集没有指标要求,这些已经不能满足高质量铸锭产品的需求,不能很好的评价铝-钛-碳晶粒细化剂的实际水平。诺贝丽斯、肯联、力拓等国内外航材用户的企业标准中对显微组织缺陷(TiC单个粒子、TiC聚集、氧化物夹渣等)、细化能力效果评价等均有具体的指标要求,已经形成了比较系统化、标准化的规范。
本标准的修订在于通过标准的作用,促进更高质量铝-钛-碳合金的规范化生产,有助于在高端铝合金材料领域形成标准规范,并形成统一的铝-钛-碳合金质量评价体系,促进产品质量的高效、稳定;打破国外高质量铝-钛-碳细化丝生产的垄断,实现关键核心材料的国产化加快提升我国铝-钛-碳合金的产品品质,进而推动我国航空用高性能铝合金制造业的发展,促使关键材料的国产化,具有较高的战略意义和经济效益。
本标准的制定是我国铝合金材料国际化发展的需要,符合以下几方面国家方针政策:
1、工信部在《2021年工业和信息化标准工作要点》第3条中提到“要开展民机铝材等新材料和关键材料标准制定”和第7条“开展有色金属等标准研制”,铝-钛-碳合金是属于用于民机铝材中的关键有色金属添加材料,对铝材的性能提升起到重要的作用。
2、工信部原﹝2019﹞254号:《重点新材料首批次应用示范指导目录(2019年版)》中第二条列举了7B50、7055等航空板材产品,铝-钛-碳合金是保证该类板材产品获得高性能指标要求关键的功能添加材料,是推动航空航天板材性能提升的重要保障。
3、国标委发〔2021〕7号:《2021年全国标准化工作要点》在第二章的第4和第6条表示,围绕关键基础材料技术攻关和尺寸开展新材料标准领航行动,铝-钛-碳合金作为关键的基础添加材料符合这一要求。