高質(zhì)量的航空鍛件主要有航空發(fā)動(dòng)機風(fēng)扇和壓氣機系統的盤(pán)、機匣、整體葉盤(pán)、盤(pán)軸、葉片鍛件以及飛機結構的框、梁、接頭、起落架鍛件等。隨著(zhù)航空發(fā)動(dòng)機和飛機結構設計的技術(shù)進(jìn)步，航空鍛件向大型化、整體化、精密化方向發(fā)展，推動(dòng)著(zhù)鍛壓設備及其配套裝備的發(fā)展與技術(shù)進(jìn)步。為適應優(yōu)質(zhì)精密航空鍛件及難變形材料的鍛造需要，發(fā)展了如等溫鍛造、熱模鍛造、分段鍛造等新工藝技術(shù)及相應的模具設計制造和質(zhì)量控制技術(shù)。

航空系統內從事航空大、中、小型鈦合金鍛件的生產(chǎn)企業(yè)主要有：中航重機旗下的陜西宏遠、貴州安大、景航航空鍛鑄、無(wú)錫卓越以及集團旗下的部分飛機和發(fā)動(dòng)機公司。在航空系統內部，大型鈦合金鍛件生產(chǎn)用的模鍛設備除專(zhuān)業(yè)化鍛造廠(chǎng)有80～100MN液壓機外，近年來(lái)，陜西宏遠裝備了一臺200MN等溫鍛壓機和200MN離合器式電動(dòng)螺旋壓力機，其中200MN等溫鍛壓機具有“恒應變速率”控制功能和雙工作臺，工作臺尺寸為6000mm×4000mm，最大凈空距為3600mm，等溫鍛時(shí)滑塊速度可控制在0.005～0.5mm/s，普通熱模鍛時(shí)滑塊速度可控制在0.5～10mm/s；200MN電動(dòng)螺旋壓力機在精密化、數字化、智能化方面有了長(cháng)足進(jìn)步，最大打擊能力達到360MN，尺寸控制精度達到±0.6mm，可控變形速度為0.2～0.5m/s，能實(shí)現模具自動(dòng)控溫。貴州安大于2017年裝備了一臺250MN等溫鍛+模鍛壓機，可用于難變形材料大型鍛件的等溫鍛生產(chǎn)。同時(shí)，貴州安大擁有多條系列環(huán)形件生產(chǎn)線(xiàn)，可以實(shí)現鈦合金、高溫合金等難變形材料復雜異形截面環(huán)件的精密軋制。

航空系統外從事航空鈦合金鍛件特別是大型鍛件生產(chǎn)的國有企業(yè)主要有二重萬(wàn)航、無(wú)錫透平，建立了用于大型飛機結構件、大型發(fā)動(dòng)機風(fēng)扇葉片和盤(pán)鍛件用的鍛造設備，如二重萬(wàn)航的800MN模鍛壓機和具多向模鍛功能的200MN等溫鍛壓機、無(wú)錫透平的355MN離合器式螺旋壓力機。

十余年內我國涌現了一大批從事航空鍛件生產(chǎn)的民營(yíng)企業(yè)，裝備了先進(jìn)的鍛壓設備，如南山鍛造、三角防務(wù)、昆侖重工、中鈦青鍛、貴州航宇、無(wú)錫航亞、無(wú)錫派克等。這些企業(yè)裝備了大噸位的模鍛和環(huán)軋設備，并配套了相應的制坯自由鍛壓機。如南山鍛造500MN和125MN模鍛壓機，三角防務(wù)400MN模鍛壓機和在建的300MN等溫鍛+模鍛壓機，昆侖重工300MN模鍛壓機，中鈦青鍛680MN多功能壓機(具有模鍛和擠壓雙重功能)，可生產(chǎn)航空發(fā)動(dòng)機和飛機大型結構件鍛件。貴州航宇4.5m環(huán)軋機(徑向/軸向壓力分別為700/700t)及相應脹形設備、無(wú)錫派克的先進(jìn)環(huán)軋設備均配置了自動(dòng)控制系統，為生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的發(fā)動(dòng)機鈦合金機匣環(huán)件提供了很好的硬件條件，脹形工藝的應用可提高環(huán)件的尺寸精度，并提高材料利用率，脹形會(huì )改變環(huán)件內部殘余應力的大小和方向，促進(jìn)殘余應力的均勻分布。無(wú)錫航亞具備生產(chǎn)鈦合金精鍛葉片的全套裝備和技術(shù)能力，除配合國內重點(diǎn)型號發(fā)動(dòng)機葉片生產(chǎn)外，還積極投身國際市場(chǎng)，為GE、Safran公司生產(chǎn)Ti-6Al-4V鈦合金壓氣機葉片等。

大涵道比航空發(fā)動(dòng)機朝“大風(fēng)扇、小心臟”方向發(fā)展，致使風(fēng)扇部件如風(fēng)扇盤(pán)和風(fēng)扇葉片的尺寸相應增大，高推重比軍用航空發(fā)動(dòng)機的整體葉盤(pán)(blisk)和整體葉環(huán)(bling)等整體輕量化結構設計，這些設計變化對相應的鈦合金鍛件的控形(尺寸精密化)和控性(低倍流線(xiàn)、顯微組織、組織均勻性、微織構、殘余應力、力學(xué)性能、超聲檢測、冶金缺陷控制)提出了更高要求，既要做到精確控形，又要做到精確控性。

為了改善鈦合金模鍛件的低倍流線(xiàn)和組織均勻性，降低鍛件內部的殘余應力，促進(jìn)模鍛成形過(guò)程中金屬的流動(dòng)，某些關(guān)鍵的航空發(fā)動(dòng)機和飛機鈦合金鍛件，如航空發(fā)動(dòng)機用TC11、TC25、TC17、Ti60鈦合金盤(pán)類(lèi)件和整體葉盤(pán)鍛件及直升機用TB6鈦合金槳轂鍛件等，采用等溫模鍛成形或近等溫模鍛成形技術(shù)，通過(guò)鍛件的精化以實(shí)現“綠色”鍛造，節省寶貴的鈦資源，降低生產(chǎn)成本。為了提高鈦合金零件的損傷容限性能，某些TC17(Ti-17)、TC19(Ti-6246)鈦合金盤(pán)鍛件采用了β模鍛工藝，得到網(wǎng)籃組織狀態(tài)使用。對于一些厚大截面的鍛件，如TC4鈦合金風(fēng)扇盤(pán)鍛件，采用強韌化熱處理代替傳統的普通退火，以提高鍛件的強度和熱強性。在生產(chǎn)大型鈦合金鍛件時(shí)，要特別注意控制變形溫度和變形速率，特別是對于β鍛的鍛件，防止鍛件在變形過(guò)程中心部因變形能集聚引起溫度陡升，造成鍛件心部產(chǎn)生過(guò)熱組織，即形成清晰晶或粗大的單個(gè)晶粒，引起抗拉強度和疲勞性能的顯著(zhù)惡化。

在鈦合金鍛件質(zhì)量檢驗及控制方面，雖然出現硬α夾雜物、裂紋和孔洞等缺陷的概率極低，但是一旦出現就有可能造成重大的飛機失效事件，必須嚴格控制鈦合金零件內在缺陷，而超聲檢測是檢出鈦合金各類(lèi)缺陷的最有效手段。我國各主要鈦材生產(chǎn)商近年來(lái)建立了鈦合金大規格棒材的水浸超聲檢測裝置，通過(guò)分區聚焦超聲檢測，可以顯著(zhù)提高檢測靈敏度，從而提高了缺陷的檢出能力。大部分鍛件生產(chǎn)商建立了適用于軸對稱(chēng)的發(fā)動(dòng)機盤(pán)類(lèi)鍛件水浸超聲檢測裝置，可實(shí)現鍛件的自動(dòng)化和數字化超聲檢測，并通過(guò)與接觸法探傷相互配合使用，提高缺陷的檢出能力。鈦合金α＋β兩相區充分變形得到的球狀（等軸）組織雜波低，容易檢出缺陷；而β鍛或β熱處理得到的片狀組織或網(wǎng)籃組織，雜波高，易掩蓋缺陷反射波，降低檢測的準確性。因此，對于需要β加工的鍛件，應在α+β兩相區鍛的坯料狀態(tài)進(jìn)行超聲檢測。另外，在關(guān)鍵鈦合金零件加工過(guò)程中，采用表面腐蝕、X射線(xiàn)、表面藍色陽(yáng)極化、表面熒光滲透、渦流檢測等，提高零件表面和內部缺陷的檢出率。當然，航空級特別是發(fā)動(dòng)機轉子級鈦合金，其相應的原材料海綿鈦也要求是航空級或者是轉子級的，并對其熔煉工藝及過(guò)程控制提出了嚴苛要求。

上述企業(yè)中，除傳統的幾個(gè)航空企業(yè)有五十余年生產(chǎn)航空鍛件的經(jīng)驗外，其余大部分企業(yè)在生產(chǎn)航空鍛件方面處于起步階段，生產(chǎn)技術(shù)和經(jīng)驗有待于積累和提高，借助于靈活的人力資源和設備技術(shù)等后發(fā)優(yōu)勢，在國家軍民融合的大背景下，將會(huì )迅速成長(cháng)為具有強大市場(chǎng)競爭力的骨干企業(yè)。

優(yōu)質(zhì)鈦合金原材料及鍛件標準建設

十余年來(lái)，我國在鈦合金的熔煉、鍛造、熱處理、機械加工等方面的裝備能力和工藝技術(shù)得到了長(cháng)足進(jìn)步，為生產(chǎn)大型鈦合金飛機框、梁、起落架結構件和航空發(fā)動(dòng)機盤(pán)、葉片、機匣鍛件提供了良好的設備條件和工藝基礎。飛機和航空發(fā)動(dòng)機的安全使用在很大程度上受制于原材料及鍛件的冶金質(zhì)量、組織狀態(tài)、微觀(guān)織構及力學(xué)性能等，原材料及鍛件的質(zhì)量除受制造工藝和設備條件所限外，質(zhì)量控制的主要手段是通過(guò)建立相應的材料和鍛件標準、熱工藝和檢驗標準等。我國航空鈦合金材料從研制階段過(guò)渡到生產(chǎn)階段的過(guò)程中，逐步建立了相應的不同層次的材料標準和工藝規范，如企業(yè)標準、型號標準、航空標準、國軍標等，作為材料或鍛件生產(chǎn)和驗收的依據。

我國在役的大部分鈦合金材料以引進(jìn)國外牌號為主。因此，在制定材料標準和鍛件標準時(shí)，基本上是以參考或等效采用國外相關(guān)標準的技術(shù)要求和規定為主。在應用材料或鍛件標準時(shí)，經(jīng)常會(huì )遇到在化學(xué)成分范圍控制、雜質(zhì)元素含量控制、熱工藝制度、高低倍組織、超聲檢測、力學(xué)性能指標要求等條款的理解和實(shí)際操作產(chǎn)生歧義的情況。

隨著(zhù)我國航空裝備的建設，所用的鈦合金鍛件趨向于大型化、整體化、精密化和低成本化，相應所需的原材料規格和尺寸也不斷加大，某些規格尺寸和重量已超出了目前標準規定的范圍極限，如某廠(chǎng)正在生產(chǎn)的φ500mm鈦合金大棒材，而現行的標準中規定的大規格棒材最大尺寸僅為φ350mm；某型號鈦合金風(fēng)扇盤(pán)鍛件的重量接近了500kg，尺寸大，截面厚，已大大超越以往生產(chǎn)的鈦合金盤(pán)鍛件的規格。因此，對于這類(lèi)超大規格的鈦合金棒材和超大尺寸的鈦合金鍛件，如何對其高低倍組織、力學(xué)性能、超聲波探傷等技術(shù)要求做出科學(xué)合理且適度的規定，尚需針對性地加大研究工作，積累數據和經(jīng)驗，不斷完善、補充和修訂材料及鍛件標準。

結束語(yǔ)

中國的鈦工業(yè)經(jīng)過(guò)60余年的發(fā)展，具備了生產(chǎn)海綿鈦、鈦加工材、鍛件完整的生產(chǎn)設備和工藝技術(shù)，目前已成為世界第一大鈦生產(chǎn)國和消費國。在國家大飛機、兩機專(zhuān)項等新型航空裝備發(fā)展驅動(dòng)下，我國裝備了世界上最大和最先進(jìn)的各類(lèi)鍛造設備，可生產(chǎn)大型鈦合金模鍛件、環(huán)軋件及葉片精鍛件。在生產(chǎn)大型鈦合金鍛件時(shí)，應關(guān)注相關(guān)的工藝技術(shù)如計算機數值模擬技術(shù)、先進(jìn)超聲檢測等技術(shù)，材料和鍛件工藝標準的科學(xué)合理規定，成分、雜質(zhì)、組織、織構的合理控制等，提高優(yōu)質(zhì)鈦合金鍛件的組織均勻性、批次穩定性及質(zhì)量可靠性，同時(shí)，鍛件制造應朝著(zhù)精密化、綠色方向發(fā)展，實(shí)現近凈成形，關(guān)注增材制造技術(shù)的綜合應用，加強鈦殘料的回收利用，為我國航空高端裝備建設做貢獻。