1.目的、意义

本标准的立项，符合：

1）《国家工业基础标准体系建设指南》四、重点任务 （一）核心基础零部件（元器件）标准研制 专栏1 核心基础零部件领域继续标准研制 （11）高密度、高强度粉末冶金零件标准研制；（三）关键基础材料标准研制 专栏4 关键基础材料领域急需标准研制 （1）传统金属材料升级换代急需标准研制；

2）符合《国务院办公厅关于营造良好市场环境促进有色金属工业调结构促转型增效益的指导意见》的主要目标中提出“优化有色金属工业产业结构，重点品种供需实现基本平衡…重点工艺技术装备取得突破，航空、汽车、建筑、电子、包装等领域有色金属材料消费量进一步增加”，并在重点任务中提出加强技术创新、发展精深加工，以及扩大市场应用，完善相关产品标准，健全有色金属产品标准体系，强化有色金属行业质量控制。

3）符合《国务院关于印发<中国制造2025> 的通知》在工业强基工程中提出着力破解先进基础工艺、关键基础材料和产业技术基础对重点产业的发展瓶颈，并大力推动航空航天装备、海洋工程装备、新材料、高性能医疗器械等重点领域突破发展。

4）符合《新材料产业发展指南》三、发展方向（二）关键战略材料 “紧紧围绕新一代信息技术产业、高端装备制造业等重大需求，以耐高温及耐蚀合金、高强轻型合金等高端装备用特种合金…突破材料及器件的技术关和市场关，完善原辅料配套体系，提高材料成品率和性能稳定性，实现产业化和规模应用。”四、重点任务 专栏1 新材料保障水平提升工程 3.航空航天装备材料。加快大规格钛合金材料熔炼。

5）符合《有色金属工业发展规划》四、主要任务（三）大力发展高端材料 1.高性能轻合金材料 专栏6：轻合金材料发展重点 钛合金材料。

6）符合“《装备制造业标准化和质量提升规划》三、实施工业基础标准化和质量提升工程加快核心基础零部件（元器件）、先进基础工艺、关键基础材料和产业技术基础（以下简称“四基”）领域急需标准制定。“…系统制修订有色金属等基础原材料标准，特别是耐高温高压、耐寒、耐腐蚀、耐磨材料标准；金属成型、金属加工、热处理、锻压、铸造、焊接、表面工程等基础工艺标准。”七、推动重点领域标准化突破，提升装备制造业质量竞争力（三）航空航天装备。“全面推动航空装备领域标准研究与验证、制定、实施、评价、反馈等标准化全生命周期科研工作，强化标准的前期研究与验证。”（四）海洋工程装备及高技术船舶。“加快海洋工程装备及高技术船舶领域核心关键标准制定，实现与国际接轨。”

钛合金被誉为“21世纪金属”，是一种极其重要的轻质结构材料，其合金材料具有低密度、高热强度、耐热性好和抗腐蚀性强等特点。钛合金材料比重介于铝合金和钢之间，其工作使用温度可长期持续在450～500℃，并仍能保持所要求的强度。钛合金在潮湿的大气和海水介质中工作，其抗蚀性远优于不锈钢，对点蚀、酸蚀、应力腐蚀的抵抗力特别强；对碱、氯化物、氯的有机物品、硝酸、硫酸等有优良的抗腐蚀能力，其抗腐蚀的原理和铝合金相似，都是在合金表面易于形成一层致密的氧化薄膜（TiO₂）。不仅如此，钛合金还拥有较好的低温性能，可在低温和超低温下，保持其力学性能。因此，钛合金也是一种重要的低温结构材料。随着1954年第一个实用钛合金——Ti-6Al-4V合金的研制成功，钛合金产品不仅越来越多的占据航空航天、军工等领域，还迅速渗透和拓展到石油化工、汽车工业、桥梁舰船、生物医学工程和体育休闲等领域，其应用前景可观。

2.必要性

热等静压是将金属粉末作为基础原料放置到密闭的容器中，通过向制品施加各项同等的压力，同时施以高温，在高温高压的作用下，制品得以烧结和致密化过程。利用热等静压工艺制造的材料和产品是生产多种新型工业材料的基本物质。通过该方法获取的钛合金材料，不仅材料致密度高，相对密度接近100%，后续加工量少，同时可以进一步实现近净成型，使得粉末合金组织细小均匀，无缺陷，无织构，无偏析，内应力小，性能可全面达到或超过锻件的水平。同时，材料利用率可达80%以上，加工量小，缩短了生产周期，而铸造钛合金件材料利用率约40%~50%，锻件的材料利用率约10%~15，钛合金热等静压制件可降低生产成本。虽然热等静压成型钛合金制件具有组织均匀、各项同性、性能优异、材料利用率高等优点，但该技术发展时间短，对工艺和设备要求高，目前球形钛及钛合金粉末热等静压制件用于高端装备，如航空航天领域的航空发动机、航天器、氢泵叶轮、薄壁舱体、空气舵骨架、贮箱、机匣；海洋工程领域的阀门、阀体；化工等领域的氢压缩机、冷却器、加热器冷凝器、换热器、蒸发器、冷冻泵等。这类部件服役条件苛刻对零件性能要求高，有必要规范原材料粉末，制定航空航天热等静压制件用钛及钛合金粉末标准。

1. 范围

   本标准规定了航空航天热等静压制件用球形钛及钛合金粉末的技术要求、试验方法、检验规则及标志、包装、运输、贮存、质量证明书和合同（或订货单）等内容。

   本标准适用于旋转电极雾化、气雾化、等离子体球化等工艺生产的热等静压制件使用的球形钛及钛合金粉末。

   本标准涉及TA2、TA7、TA15、TC4、TC11、TC17、TC18 TA2、TA7、TA7ELI、TA15、TC4、TC4ELI、TC11、TC17、TC18、TC21、TB6等球形粉末。

2. 技术内容

   本标准规定了粉末的制备方法、成分、粒度分布、密度、非球形颗粒比例、空心粉率等，本标准规定的主要要求如下：

   2.1 成分要求

   粉末化学成分应符合GB/T 3620.1的规定，也可供需双方协商确定。

   2.2  粒度

   粒度在53~150μm，其中＜53μm占比＜5%，＞150μm占比＜5%；

   粒度在53~180μm，其中＜53μm占比＜5%，＞180μm占比＜5%；

   粒度在45~250μm，其中＜45μm占比＜5%，＞250μm占比＜5%；

   2.3  流动性

   粉末的霍尔流速≤30.0s/50g。

   2.4  松装密度

   粉末的松装密度≥52%。

   2.5  振实密度

   粉末的振实密度≥65%。

   2.6  球形率

   产品的球形率应大于85%

   2.7  非金属夹杂

   每100g产品中，非金属夹杂数量不超过2个。

   2.8  空心粉率

   产品空心粉率不超过1%。

   2.9 外观质量

   产品呈银灰色，无目测可见夹杂物。

1. 1、 国内外产业情况

   国外早在上世纪四十年代末和五十年代初，钛的冶炼发展初期就同时注重钛的粉末冶金工艺研究。以美国为代表，1940年William发明了镁热还原法制备海绵钛粉，几年后Mallory等人开创了钛金属粉末冶金工艺。1955年热等静压技术由美国Battelle研究所开发，推动了高性能金属和陶瓷等粉末冶金烧结技术的发展。至1970年，美国三家航空公司取得重要的技术突破，在1971年的国际粉末冶金会议上被赞誉为粉末冶金工业发展的里程碑。同期，据苏联报道：美国1980年飞机制造业中传统工艺生产钛合金零件的材料利用率仅为5%，而粉末冶金方的材料利用率为33%。随着工艺技术的提升，1992年美国新技术实验室开创的计算机模拟和辅助设计，以及Nuclear Metals与通用公司改进了制粉方法，研发的等离子旋转电极（PREP）制粉工艺，解决了制粉中的污染问题，消除了粉末冶金过程中对制件致密化的影响，因此成为航空产品原料的最佳选择。

   时至今日，美国Synertech PM公司已将钛合金粉末冶金件产品应用于火箭发动机、压缩机、飞机机架以及油气开发和电力系统部件，取得了近净成型、选择净成形效果和高性能产品，成为一家专业生产粉末钛航空部件的制造公司，实现了从精细的工艺试验到大批量市场化技术的飞跃。与此同时，美国TIMET公司开发的PREP粉末能够生产具有高致密度、高性能的钛合金，制造过程能耗低、工序少，广泛应用于航空、医学领域。而法国赛峰飞机发动机（Safran Aircraft Engines）公司前身斯奈克玛（Snecma）开发的粉末冶金用钛合金粉末技术，研制的低温钛合金叶轮可在低温、高转速环境下应用。此外，俄罗斯化工机械研究院研究了钛合金粉末，并采用热等静压技术制备出大尺寸发动机冠顶叶片离心叶轮，使发动机在高温、高转速环境下持续工作时间增长。

   近几年，随着航天材料及工艺研究所、中科院金属所、华中科技大学等院所高校开展的大量工作，国内现已开发出一批性能优异的钛及钛合金粉末冶金制件，很多已应用于航空航天和军事工业上，如航空发动机、航天器、氢泵叶轮、薄壁舱体、空气舵骨架、贮箱、机匣、潜艇潜望镜筒体等。除航空工业以外，热等静压钛及钛合金零件还用于航海、石油化工等领域。

   与常规技术相比，钛及钛合金热等静压制品性能大幅提高，费用大幅度降低，随着工艺技术控制的精细化，未来钛合金粉末冶金制件会有更广阔的应用市场。

   3、 国内外标准情况：

   在航空航天热等静压制件用球形钛合金材料的标准化方面，目前仅有GB/T的33880热等静压铝硅合金板材进行规范要求。但对于高端装备热等静压件用钛合金粉末，尚无粉末性能指标的标准。

       目前粉末冶金对粉末性能的要求已成熟，粉末制备工艺也是成熟工艺，热等静压件用钛合金粉末标准的立项已是势在必行。