王朋飛，趙文金，戴　訓(xùn)

(中國核動力研究設(shè)計院 反應(yīng)堆燃料及材料重點實驗室，四川　成都　610041)

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N36鋯合金管材的織構(gòu)研究

王朋飛，趙文金，戴訓(xùn)

(中國核動力研究設(shè)計院 反應(yīng)堆燃料及材料重點實驗室，四川成都610041)

N36鋯合金；包殼管；織構(gòu)；取向分布函數(shù)；織構(gòu)組分

0　引　言

鋯合金作為包殼材料和堆芯結(jié)構(gòu)部件，在成形過程中要經(jīng)歷鑄錠熔煉、鍛造、淬火、熱擠壓、多道次冷軋以及中間和最終的退火等工藝流程[1]。鋯合金的α相是密排六方晶體，變形滑移系有限，在成形過程中晶粒會通過取向擇優(yōu)的方式協(xié)調(diào)變形，從而形成織構(gòu)。鋯合金的織構(gòu)不僅會影響其力學(xué)性能，如強度、塑性、蠕變、疲勞等，而且會影響其應(yīng)力腐蝕開裂、水側(cè)腐蝕、氫化物的析出以及堆內(nèi)輻照生長等行為[2-8]。正是由于織構(gòu)對這些性能的影響，鋯合金織構(gòu)的控制變得十分重要。

織構(gòu)的測試手段有很多，如金相蝕坑法、X射線衍射法、中子衍射法以及近年來發(fā)展較快的EBSD法[9]。金相蝕坑法比較古老，效率低且準確性差；EBSD法雖然手段先進、分辨率高、方便快捷，但是測量一般限于很小的微觀區(qū)域，統(tǒng)計性要差些，且測試費用昂貴。中子衍射法的主要限制是中子源獲得比較困難。X射線源較中子源容易獲得，故X射線衍射法應(yīng)用比較廣泛。

N36鋯合金是我國自主研發(fā)的一種能滿足高燃耗、長壽期堆芯要求的Zr-Sn-Nb系合金[10]。N36鋯合金包殼管在進行工程應(yīng)用前，需要開展全面的堆外性能研究，而織構(gòu)是影響其性能，尤其是力學(xué)性能的關(guān)鍵因素。因此，本研究采用X射線衍射手段對N36鋯合金成品管材的織構(gòu)進行了測試，通過極圖、織構(gòu)因子及織構(gòu)的三維晶體學(xué)取向分布函數(shù)等表征方法，對其織構(gòu)特征進行了系統(tǒng)的分析。

1　實　驗

1.1實驗材料

實驗所用材料為N36鋯合金成品管材，其化學(xué)成分見1。管材制備過程：鑄錠在900～1 100 ℃開坯鍛造，鍛坯水淬后在600～680 ℃下進行熱擠壓，然后進行4～5道次兩輥冷軋，并伴以540～600 ℃退火處理，制備成直徑為9.5 mm、壁厚為0.57 mm的管材，最后在580～600 ℃進行成品退火處理。N36鋯合金成品管材的組織(見圖1)為再結(jié)晶態(tài)等軸晶粒組織，晶粒大小約為3～4 μm。

表1　N36鋯合金成品管材的化學(xué)成分(w/%)Table 1　Chemical composition of N36 zirconium alloy cladding tube

圖1　N36鋯合金管材三個截面金相組織Fig.1　Optical micrograph of the N36 zirconium alloy cladding tube (polarized light)

1.2織構(gòu)測試

截取50 mm長的N36鋯合金管材，在酸溶液(V(HNO3)∶V(HF)∶V(H2O)∶V(H2SO4)=3∶1∶3∶3)中腐蝕減薄，直至管材壁厚為0.02 mm左右取出，在去離子水中用超聲波清洗。清洗后沿著管材軸向剪開，作好方向標記，用膠水固定在載玻片上，用另一塊載玻片將其壓平。

1.3取向因子的計算

織構(gòu)取向的定量可以采用織構(gòu)因子進行描述。織構(gòu)取向因子(f)的概念最早由Kearns[11]提出，是指試樣中所有晶粒的[0002]基極取向密度在特征外觀方向上的分量,是對織構(gòu)取向的定量描述?？棙?gòu)取向因子可用正極圖方法測得，也可用反極圖方法測得。正極圖方法測得的織構(gòu)取向因子(f)可按公式(1)進行計算。

(1)

式中,φ為[0002]極軸與參考方向的夾角；Iφ為φ處的[0002]基極強度；Iφsinφ為[0002]基極偏離參考方向φ角度處的晶粒的體積分量。

2　結(jié)果與討論

2.1極圖及織構(gòu)取向因子

圖2為N36鋯合金成品管材(0002)晶面的極圖。圖中AD方向代表管材的軸向，TD方向代表管材的切向，RD方向(圖中垂直指向紙面)代表管材的徑向。從圖中可以看出，取向為(0002)的基面類型的織構(gòu)，其密度由管材的外表面沿徑向RD方向先逐步增加，然后減??；(0002)晶面的極圖存在兩個明顯的密度極值點，其密度極值的強度等級為5.04。

圖2　N36鋯合金管材(0002)晶面極圖Fig.2　Pole figure (0002) of N36 zirconium alloy tube

圖3為N36鋯合金成品管材[0002]基極在ND-RD和ND-TD構(gòu)成平面上的分布情況。從圖中可以看出，大多數(shù)晶粒的[0002]基極集中在與軋向(管材的軸向)垂直的ND-TD面上，并且偏離徑向約30°左右呈現(xiàn)典型雙峰分布。這是鋯合金經(jīng)再結(jié)晶退火處理后的典型織構(gòu)特征。

圖3　N36鋯合金管材[0002]基極在ND-RD和ND-TD面上的分布情況Fig.3　Basal pole [0002]distribution in the ND-RD and ND-TD plane of N36 zirconium alloy tube

利用極圖測試結(jié)果，采用公式(1)的算法，對N36鋯合金管材軸向、徑向和切向三個方向上的織構(gòu)取向因子進行了計算，其結(jié)果列于表2。從表中數(shù)據(jù)可以看出，管材在管材徑向上取向因子最大，而在軸向上取向因子最小，說明[0002]極軸主要分布在管材徑向上，而在管材軸向上幾乎沒有分布。

表2N36鋯合金管材織構(gòu)取向因子

Table 2　Kearn factors of N36 zirconium alloy tube

2.2取向分布函數(shù)

極圖和反極圖均是晶體在空間中取向分布的極射赤面二維投影，一些重要的取向關(guān)系有時不能用幾張極圖做出判斷，因為它們尚未能完全描述晶體的空間取向。晶粒取向分布函數(shù)(ODF)是20世紀60年代發(fā)展起來的織構(gòu)定量分析技術(shù)[12]。取向分布函數(shù)(ODF)能夠描述出晶粒在三維空間中取向關(guān)系。

(2)

式中，θ、ψ和φ是晶軸坐標系相對于試樣外觀坐標系的Euler角；Zlmn(cosθ)為歸一化的Jacobi多項式；Zlmn為該級數(shù)項的系數(shù)。

圖4是利用5幅低指數(shù)晶面不全極圖，采用公式(2)所示的計算方法得到的N36鋯合金管材織構(gòu)取向分布函數(shù)(ODF)截圖(Bunge系統(tǒng)表示)。從圖中可以看出，在恒φ2=0°時，空間中存在多個強度級別較高的密度極值點(如圖4a箭頭所指)。一類為極值點分布在Φ=0°處，其極密度值為4.68；另一類極值點分布在Φ處于0°～90°之間，其密度極值為5.73。這說明在恒φ2=0°時取向空間中存在明顯的兩類取向不同的織構(gòu)。其它不同φ2值的ODF截圖也表明，存在不同的Euler角(φ1,Φ,φ2)對應(yīng)多個強度極值點，這說明涵蓋整個三維空間，還存在多個類型的織構(gòu)、取向。

圖4　N36鋯合金管材的ODF截圖Fig.4　ODF section figure of N36 zirconium alloy tube

在Bunge系統(tǒng)中密排六方結(jié)構(gòu)晶粒的晶面/晶向指數(shù)(hkil)[uvtw]和空間取向分布函數(shù)中Euler角(φ1,Φ,φ2)的解析關(guān)系表達式為：

(3)

N36鋯合金管材除了存在(0002)類型織構(gòu)外，還有一些相對強度比(0002)基面型織構(gòu)更高的錐面類型的織構(gòu)。表3給出N36鋯合金管材各種相對強度較高的錐面類型織構(gòu)的組分。

表3　N36鋯合金管材的錐面型織構(gòu)組分Table 3　Pyramidal texture components of N36 zirconium alloy tube

3　結(jié)　論

(2)管材徑向上織構(gòu)取向因子最大，大多數(shù)晶粒的[0002]基極集中在與管材的軸向垂直的ND-TD面上，并且偏離徑向30°左右呈現(xiàn)典型雙峰分布。

(3)除基面類型織構(gòu)組分外，N36鋯合金管材還存在一些相對強度比(0002)基面類型織構(gòu)更高的錐面類型織構(gòu)，而柱面類型織構(gòu)較弱。

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可見光照射下具有抗菌性的生物活性鈦

鈦作為人體植入物材料已得到廣泛的應(yīng)用。為了防止手術(shù)中或手術(shù)后的感染，需要一種既與人骨結(jié)合性良好、又具有抗菌性的醫(yī)用鈦材料。日本學(xué)者通過表面處理方法，使鈦的表面形成含有微量元素摻雜的TiO2，研究了其在生物體中與骨的結(jié)合性及在可見光下的抗菌性。

鈦在NaOH溶液中加熱處理，然后進行溫水處理，再進行加熱處理。這三步處理可使鈦表面形成富含Ti-OH基的銳鈦礦型TiO2，從而生成磷灰石，這樣便與骨具有良好的結(jié)合性能。以此為基礎(chǔ)，將鈦在5 mol/L NaOH水溶液中60 ℃下處理24 h后，在40 ℃下含氮元素的1 mol/L NH4OH或0.1 mol/L HNO3溶液中處理24 h，再在600 ℃下進行加熱處理，結(jié)果表明所試驗材料表面均可在模擬體液浸漬后形成磷灰石，但材料表面的氮含量低，對亞甲藍的分解率低，即在可見光下難以具有良好的抗菌性。

又進行了在氨氣氣氛中加熱處理的試驗，即在NaOH溶液中處理后，經(jīng)80 ℃溫水48 h處理，然后在NH3氣氛中于600 ℃下加熱處理1～5 h。結(jié)果表明，經(jīng)處理的材料在模擬體液中均可生成磷灰石，在可見光照射下對亞甲藍的分解率為26%，預(yù)示具有一定的抗菌性。

最后進行了摻雜抗菌元素的試驗，即在NaOH溶液中處理后，在80 ℃下含Ag、Cu、Zn各1 mol/L的溶液或其混合溶液中處理48 h，再在600 ℃下加熱處理1 h。試驗結(jié)果表明,NaOH-Ag/Cu/Zn或NaOH-Ag加熱處理的鈦具有生物活性，而NaOH-Cu或NaOH-Zn加熱處理的鈦幾乎沒有生物活性。NaOH-Ag/Cu/Zn及NaOH-Ag加熱處理的鈦在無可見光照射下也具有抗菌性。這可能是Ag自身具有的抗菌性引起的，在可見光照射下的抗菌性也得以提高，NaOH-Ag/Cu/Zn對亞甲藍的分解率達28%，而NaOH-Cu及NaOH-Zn處理的鈦在可見光照射下無抗菌性。

今后還需要進一步研究優(yōu)化表面處理的條件，以及對生物親和性的探討，研究其抗菌效果，以減少植入后的感染。

吳全興譯自《チタン》

利用氫擴散誘導(dǎo)相變進行鈦的低溫精密焊接

在鈦制精密機械及裝置的制造中，要求開發(fā)并建立一種無變形且尺寸精密的焊接技術(shù)。由于電弧焊、激光焊等焊接技術(shù)需要將鈦熔融，很難用于精密焊接，而擴散焊等固相焊接是一種可望用于鈦的精密焊接方法。這種固相焊接通常要在鈦的β相變溫度以上的高溫下進行，焊接接頭不可避免會有某種程度的變形。而氫擴散的鈦，隨著氫量的增加，最大可使β相變溫度下降300 ℃。為此研究了在鈦的待焊接界面滲氫，然后進行低溫擴散焊接實驗，并對焊接區(qū)金屬進行了組織觀察及性能測試。

以工業(yè)純鈦為實驗材料，在5% H2SO4水溶液中，以鉑為陽極，進行3.6～500 ks、電流密度2 000 A/m2的陰極滲氫。XRD分析和相變點測試結(jié)果表明，滲氫表面存在δ-TiH，其β相變起始溫度最大下降至460 ℃。

用滲氫的鈦在真空中、600～800 ℃溫度下進行固相擴散焊接，保持時間0.6～1.8 ks，施加壓力5～10 MPa。焊接后經(jīng)變形率的測定，表明變形率隨焊接溫度的升高而增加，但均在約1.5%～2%之間，可認為是達到了無變形接合的目標。焊接接頭的組織觀察表明，在焊接界面附近有鋸齒狀α組織，可推測為β相變。接頭的硬度在焊接界面略有上升，但接頭經(jīng)(700～800) ℃×(0.3～1.8) ks熱處理后，硬度分布均勻，可見焊后熱處理可使殘留在接頭的少量氫分布均勻，但未見有鈦的氫化物析出。接頭的強度測定表明,800 ℃焊接溫度下焊接接頭強度可達母材的約70%，750 ℃下可達母材的約50%以上。與未進行滲氫的擴散焊接接頭相比，強度提高了約1.6倍。斷口形貌觀察表明，滲氫擴散焊接接頭具有塑性變形的延性斷裂形貌。腐蝕試驗在過氯酸無水醋酸中進行定電位腐蝕，由腐蝕坑長度及深度判定，腐蝕性能良好。

以上研究結(jié)果表明，可利用滲氫誘導(dǎo)β相變進行鈦的低溫精密焊接，抑制接頭整體的變形，獲得高精度的焊接接頭。該技術(shù)對于鈦制微小部件的焊接是極為有效的。

吳全興譯自《チタン》

一種新型高強Ti-Nb-Zr-Ta-Si-Fe系生物醫(yī)用β鈦合金

Ti-6Al-4V合金在航空航天和生物醫(yī)療領(lǐng)域均得到了廣泛應(yīng)用，但是由于Ti-6Al-4V合金中含有V、Al元素，會導(dǎo)致人體中毒或神經(jīng)系統(tǒng)受損。此外，Ti-6Al-4V合金的彈性模量遠高于骨組織，易造成應(yīng)力遮蔽現(xiàn)象。

β鈦合金因其彈性模量低，具有優(yōu)異的耐蝕性、生物相容性和中等強度而被廣泛用于承力外科植入物醫(yī)療器械的制造。捷克學(xué)者Ivana Kopova等人在Ti-35Nb-7Zr-6Ta合金中添加合金元素Fe和Si，添加量分別為1%Si、2%Fe、0.5%Si+1%Fe、0.5%Si+2%Fe、1%Si+1%Fe(質(zhì)量分數(shù))，得到了5種成分不同的Ti-Nb-Zr-Ta-Si-Fe系合金。力學(xué)性能測試結(jié)果表明，加入Si元素，使得合金的延伸率降低，相反，加入Fe元素則顯著提高了合金的延伸率和強度水平。經(jīng)Fe和Si元素改性的合金，其彈性模量小于Ti-6Al-4V合金，與人體骨組織接近。細胞培養(yǎng)試驗結(jié)果表明，經(jīng)Fe和Si元素改性的合金，其骨誘導(dǎo)性能要明顯優(yōu)于Ti-6Al-4V合金。對比5種不同成分的合金，發(fā)現(xiàn)Ti-35Nb-7Zr-6Ta-2Fe-0.5Si合金的綜合性能最佳，該合金具有低模量、高強度和優(yōu)異的生物相容性，是制造承力植入物最具潛力的材料之一。

程軍譯自《Materials Science and Engineering》

激光快速制備TiN/Al復(fù)合涂層及性能研究

鈦合金的高比強度和優(yōu)異的耐腐蝕性能使它成為制造汽輪機低壓末級葉片的理想材料。水蝕是造成汽輪機葉片失效的主要原因之一。在鈦合金葉片表面制備耐水蝕保護涂層是解決水蝕問題的有效方法。華東理工大學(xué)張輝針對激光合金化工藝中存在的不足,通過添加合金元素以及優(yōu)化工藝參數(shù)的方法,在鈦合金基體表面制備TiN/Al硬質(zhì)復(fù)合涂層。通過SEM形貌觀察、XRD物相分析等技術(shù)手段研究了不同工藝參數(shù)下該復(fù)合涂層的微觀形貌變化,測量了復(fù)合涂層的顯微硬度及耐磨性。結(jié)果表明，采用同步送粉激光合金化技術(shù),可在鈦合金表面制備出兩相均勻分布、無孔洞和裂紋的TiN/Al硬質(zhì)復(fù)合涂層,證明了添加合金元素對激光合金化過程中避免裂紋形成的有效性。該復(fù)合涂層主要由枝晶狀的氮化物組織和非枝晶狀的氮鋁金屬間化合物組成,激光功率及激光掃描速度的變化對復(fù)合涂層中氮化物枝晶組織的生成有顯著影響,而氮氣流量對復(fù)合涂層的組織結(jié)構(gòu)則影響不大,在優(yōu)化的工藝參數(shù)條件下,這兩種物相均勻分布于整個涂層區(qū)域。激光合金化復(fù)合涂層的硬度測試和磨損試驗結(jié)果表明：隨著激光功率的增加、激光掃描速度的降低、氮氣流量的增加,激光合金化復(fù)合涂層的硬度增加,涂層的磨損失重降低。TiN/Al復(fù)合涂層的最大硬度為基體材料硬度的4倍。TiN/Al復(fù)合涂層的耐磨損性能為基體材料的6～8倍。研究了Ti-6Al-4V基體材料和激光合金化復(fù)合涂層的磨損機制,基體材料磨損為磨粒磨損和粘著磨損。激光合金化復(fù)合涂層的磨損主要是磨粒磨損,表現(xiàn)為顯微切削和TiN硬質(zhì)相的剝落。

摘自華東理工大學(xué)碩士論文

基于SLS覆膜鋯砂砂型的鈦合金快速鑄造工藝研究

采用激光選區(qū)燒結(jié)(SLS)技術(shù)直接成形砂型砂芯,具有響應(yīng)速度快、制造周期短、靈活性高、穩(wěn)定性好、砂型與砂芯一體化制造及可制造出任意復(fù)雜形狀等優(yōu)點,在航空航天及汽車等領(lǐng)域解決一些關(guān)鍵鑄件的生產(chǎn)展現(xiàn)出巨大潛力。目前,國內(nèi)外SLS成形砂型(芯)已實際應(yīng)用于鑄鋁、鑄鋼及鑄鐵等材質(zhì)的零件生產(chǎn),而熔融鈦因具有很高的化學(xué)活性,鑄造成形時極易與常規(guī)鑄型材料發(fā)生界面反應(yīng),導(dǎo)致鈦鑄件表面產(chǎn)生較厚的氧化層、黏砂、表面夾雜及氣孔等一系列的鑄造缺陷,限制了SLS覆膜砂型(芯)在鈦合金鑄造中的應(yīng)用。南昌航空大學(xué)結(jié)合SLS成形和鈦合金鑄造的特點,選用高溫穩(wěn)定性、導(dǎo)熱性好的鋯砂為原砂材料,氧化釔(Y2O3)、酚醛樹脂及釔溶膠分別為填充材料和粘結(jié)劑;在鋯砂熱、冷覆膜試驗的基礎(chǔ)上,著重進行了覆膜鋯砂的激光燒結(jié)成形、后固化及釔溶膠浸滲、Y2O3噴涂及焙燒處理研究。其中,重點研究了激光功率、單層掃描面積和Y2O3添加量等對覆膜鋯砂激光燒結(jié)件初強度的影響規(guī)律及其作用機制,并進一步探討了焙燒溫度對SLS鋯砂砂型的拉伸強度、發(fā)氣量的影響;另外,還進行了純鈦的SLS鋯砂砂型澆鑄實驗,初步探討了SLS鋯砂砂型表面與鈦鑄件的界面反應(yīng)機理。

通過實驗發(fā)現(xiàn)，在相同酚醛樹脂含量的條件下,鋯砂的熱法覆膜強度明顯高于冷法,而且熱法覆膜的覆膜鋯砂中添加的Y2O3粉末分散更趨均勻;而覆膜鋯砂的激光燒結(jié)成形發(fā)現(xiàn),單層掃描面積對鋯砂燒結(jié)件的力學(xué)性能有顯著影響,隨單層掃描面積的增加,鋯砂激光燒結(jié)件的初強度大幅降低,嚴重影響了鋯砂砂型的激光燒結(jié)成形。樹脂含量為2%的覆膜鋯砂的合理激光燒結(jié)成形工藝參數(shù)為:掃描間距0.15 mm,預(yù)熱溫度55 ℃,鋪粉層厚0.2 mm,激光功率35 W,掃描速度2 000 mm/s;單層掃描面積為57 cm2時,其鋯砂激光燒結(jié)件初強度為0.27 MPa,170 ℃固化處理的拉伸強度達到2.14 MPa,且鋯砂砂型輪廓清晰,表面光滑平整。覆膜鋯砂中Y2O3添加量≤0.5%,對鋯砂的SLS成形影響小;但隨著Y2O3粉添加量的持續(xù)遞增,SLS覆膜鋯砂的初強度迅速下降;其中,Y2O3添加量為1.5%時,SLS覆膜鋯砂的初強度為0.15 MPa,經(jīng)170 ℃固化后,其抗拉強度達到1.67 MPa,分別為未添加Y2O3覆膜鋯砂的55.5%、78.2%。SLS鋯砂砂型的釔溶膠浸滲實驗表明,釔溶膠已浸入SLS鋯砂砂型內(nèi)部約2～3 mm,并在鋯砂砂型表面形成了光滑膠凝薄膜,強化了鋯砂砂型表面強度;在Y2O3涂料粉液比為0.667時,SLS鋯砂砂型砂芯表面的Y2O3涂層失水膠凝后,涂層表面光滑、無開裂等現(xiàn)象,層厚均勻,且Y2O3涂層與鋯砂砂型結(jié)合良好。焙燒溫度對SLS鋯砂砂型的強度影響較小,隨著焙燒溫度的升高,SLS鋯砂砂型的抗拉強度緩慢下降;而對浸滲有釔溶膠的SLS鋯砂砂型的發(fā)氣量有明顯的影響,隨焙燒溫度的提高,其發(fā)氣量迅速減小;在焙燒溫度250 ℃時,浸滲有釔溶膠的SLS鋯砂砂型抗拉強度為2.01 MPa,發(fā)氣量5.21 mL/g,SLS鋯砂砂型的綜合性能表現(xiàn)最好。采用SLS鋯砂砂型(芯)澆鑄的純鈦鑄件輪廓清晰、表面光亮,沒有發(fā)現(xiàn)明顯的鑄造缺陷,砂型中的Y2O3有效阻隔了熔融Ti與鋯砂顆粒的接觸,避免了鋯砂中Si、Zr和O元素的擴散遷移,減小了界面反應(yīng)程度;同時,SEM和EDS分析也表明,SLS鋯砂砂型與鈦鑄件界面反應(yīng)厚度僅3 μm左右,鑄件表面氧化層產(chǎn)物為TinO2n-1和TiO2,O擴散富集固溶層厚度約1 μm,且在擴散富集層中沒有發(fā)現(xiàn)Y和Zr元素;相比采用Y2O3作為耐火材料的熔模鑄造界面，反應(yīng)層厚度大幅減小。

摘自南昌航空大學(xué)碩士論文

添加碳納米管的鈦合金復(fù)合材料開發(fā)

日本學(xué)者滝澤秀一等人研究了在鈦合金中添加碳納米管(CNT)的制造技術(shù)。通過在代表性的鈦合金Ti-6Al-4V及SP700(Ti-4.5Al-3V-2Mo-2Fe)中均一微細分散地添加碳納米管(添加量<1%，質(zhì)量分數(shù))及其相應(yīng)的后續(xù)制造技術(shù)，使合金的強度、延性、剛性大幅度改善。

開發(fā)的基礎(chǔ)技術(shù)包括：①抑制CNT與鈦反應(yīng)的CNT的涂層技術(shù)；②涂層CNT與鈦合金粉末的混合技術(shù)；③粉末混合物的燒結(jié)技術(shù)；④燒結(jié)體的塑性加工技術(shù)；⑤改善性能和加工熱處理及熱處理技術(shù)；⑥在高爾夫球桿頭部擊球面上的應(yīng)用及表面的電子束處理。

為了防止CNT與鈦合金在高溫下發(fā)生反應(yīng)，開發(fā)了CNT表面的Si涂層形成工藝技術(shù)。通過對混合裝置旋轉(zhuǎn)軸速度冷卻水溫等的優(yōu)化，改善了混粉過程中CNT的凝聚及Ti粉的凝固等問題。用放電等離子燒結(jié)法，可在短時間內(nèi)實現(xiàn)燒結(jié)。塑性加工采用適宜條件下的熱鍛工藝方法。熱加工后分別研究了兩種合金的熱處理工藝，Ti-6Al-4V合金采用950 ℃的模壓淬火，480 ℃時效處理，而SP-700鈦合金采用870 ℃的模壓淬火，450 ℃時效處理。熱處理后兩種合金均可獲良好的力學(xué)性能。

用添加碳納米管的鈦合金復(fù)合材料試制了高爾夫球桿擊球面。對該表面進行電子束處理，提高了擊球面的表面質(zhì)感及耐久性。

所開發(fā)的生產(chǎn)技術(shù)大大提高了鈦合金的強度、延性和彈性模量等各種性能及各性能之間的匹配，可望擴大鈦合金在汽車發(fā)動機部件等運動部件上的應(yīng)用。

吳全興譯自《チタン》

“2016中國鈦年會暨兵工物資供應(yīng)鏈管理與石油用鈦研討會”于4月20日在北京召開

為能盡早將中國鈦工業(yè)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)向業(yè)內(nèi)通報，為給鈦生產(chǎn)制造企業(yè)與下游應(yīng)用企業(yè)搭建交流互動的平臺，一年一度的中國鈦工業(yè)年會經(jīng)過緊張的籌備工作，于2016年4月20日在北京船舶重工酒店順利召開。本次會議由中國有色金屬工業(yè)協(xié)會鈦鋯鉿分會主辦，中國兵工物資華東有限公司、中弘供應(yīng)鏈管理(上海)有限公司、北京中色鑫橋商貿(mào)中心承辦，中石油鉆井工程技術(shù)研究院、中石油大港油田工程技術(shù)研究院、忠世高新材料股份有限公司、鑫鵬源智能裝備集團公司、河北恒祥鈦合金制品有限公司、中山市鈦會金屬科技有限公司協(xié)辦，并得到了寶鈦集團有限公司、中國海洋石油工程院、中石油西安管材研究院、北京宏大科貿(mào)有限公司、北京海聞?wù)褂[有限公司以及中國有色金屬報、《鈦工業(yè)進展》編輯部等單位的鼎立支持。國務(wù)院參事、中國有色金屬工業(yè)協(xié)會會長陳全訓(xùn)，國家工業(yè)和信息化部安全司副司長李維嘉，中國科學(xué)院院士曹春曉、姚振興，寶鈦集團有限公司董事長兼總經(jīng)理、中國有色金屬工業(yè)協(xié)會鈦鋯鉿分會會長鄒武裝，中國有色金屬工業(yè)協(xié)會鈦鋯鉿分會秘書長賈翃，以及來自全國各地從事鈦研究、生產(chǎn)、制造的高校、院所、企業(yè)和來自石油石化、兵工物資、金融機構(gòu)的200多位代表出席了會議。會議由中國有色金屬工業(yè)協(xié)會鈦鋯鉿分會常務(wù)副秘書長逯福生主持。

會上，陳全訓(xùn)參事代表中國有色金屬工業(yè)十協(xié)會做了重要講話。指出，目前我國鈦產(chǎn)業(yè)進入國際金融危機以來的最困難時期，整個有色行業(yè)也是如此。但是鈦行業(yè)與傳統(tǒng)的鋼鐵、水泥等產(chǎn)業(yè)不同，由于鈦具有諸多特性，會隨著我國綠色發(fā)展、高端發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展要求的不斷提高，不但在高端制造領(lǐng)域具有拓展空間，而且在很多傳統(tǒng)領(lǐng)域具有可替代潛力，市場的臨界點并不是飽和點，這正是鈦產(chǎn)業(yè)發(fā)展的希望所在。最近，中國有色金屬工業(yè)協(xié)會協(xié)助國家發(fā)改委、工信部完成了“有色金屬工業(yè)穩(wěn)增長、調(diào)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)型升級、降本增效三年行動計劃”和“十三五發(fā)展規(guī)劃”的起草工作。不久，這些指導(dǎo)行業(yè)未來一個時期發(fā)展的綱領(lǐng)性文件就會陸續(xù)出臺。針對行業(yè)發(fā)展的共性問題，會有許多支持政策，大家要充分利用政策紅利，突破制約行業(yè)發(fā)展的瓶頸。希望鈦鋯鉿分會謀大局、善調(diào)研、抓重點，切實為政府、企業(yè)做好服務(wù)工作，使分會成為政府信得過、企業(yè)離不開、行業(yè)有影響的社會組織。

接著，鄒武裝總經(jīng)理代表分會總結(jié)了2015年鈦鋯鉿分會的工作，分析了2016年鈦行業(yè)將面臨的形勢，指出分會的工作重點。

隨后，賈翃秘書長代表分會作了“2015中國鈦工業(yè)發(fā)展報告”。報告顯示，2015年海綿鈦產(chǎn)能為8.8萬噸，比前兩年降低了41.3%，利用率為70.5%，產(chǎn)量比上年下降了8.5%。鈦錠產(chǎn)能(24家企業(yè)統(tǒng)計結(jié)果)為13.5萬噸，比2014年增長了8.9%，利用率僅為44.3%。她在報告中指出，一方面由于國內(nèi)經(jīng)濟下行，需求放緩，開工率不足，且產(chǎn)品趨同，競爭激烈，虧損面加大，僅寶雞地區(qū)就有180余家企業(yè)瀕臨停產(chǎn)或倒閉。另一方面，航空航天、船舶和醫(yī)療等高端產(chǎn)品仍不能滿足需求，還需要進口。因此鈦產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整勢在必行。

在接下來的研討會上，曹春曉院士作了航空用鈦合金的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢的報告，李偉教授作了鈦作為口腔材料的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展的報告，姚振興院士、宋生印、查永進教授等作了我國油氣發(fā)展對新材料的需求、石油石化領(lǐng)域用鈦的現(xiàn)狀以及石油開采和輸送用鉆桿、管的研制方面的報告，閆化強、王喆、牛恒剛等作了鈦工業(yè)與物流金融、供應(yīng)鏈管理等方面的報告。

會議期間還舉行了兵工物資供應(yīng)鏈簽約儀式。中國兵工物資華東有限有公司、攀鋼集團、西部材料、寶鈦集團、遵義鈦業(yè)股份、江蘇天工、民生銀行天津分行等企業(yè)參加了簽約儀式。

我們欣喜地看到，在這次年會上，鈦鋯鉿分會為鈦行業(yè)特邀了中石油、中石化、中海油、中國兵工集團、金融機構(gòu)的70多位嘉賓，搭建了鈦材制造、鈦材使用及資本注入三方互動平臺，正在朝著陳全訓(xùn)會長要求的“政府信得過、企業(yè)離不開、行業(yè)有影響的社會組織”扎扎實實的邁進。

(本刊記者黃淑梅)

第十六屆全國鈦及鈦合金學(xué)術(shù)交流會暨鈦合金航空航天應(yīng)用論壇在西安隆重召開

由中國有色金屬學(xué)會主辦、西北工業(yè)大學(xué)承辦的第十六屆全國鈦及鈦合金學(xué)術(shù)交流會暨鈦合金航空航天應(yīng)用論壇于2016年4月24—28日在西安隆重召開。中國工程院院士周廉，中國科學(xué)院院士曹春曉，中國有色金屬工業(yè)協(xié)會會長、國務(wù)院參事陳全訓(xùn)，副會長兼秘書長賈明星，中國有色金屬學(xué)會副理事長兼秘書長張洪國、副秘書長楊煥文，西北有色研究院院長張平祥，西北工業(yè)大學(xué)副校長張衛(wèi)紅教授，以及來自于全國各地100余家高校、研究院所和企事業(yè)單位的520多名代表匯聚春意盎然的古城西安，出席會議。

本次會議以“創(chuàng)新、發(fā)展、應(yīng)用”為主題，共征集論文244篇，內(nèi)容涵蓋鈦及鈦合金的提取與冶金、半成品加工與構(gòu)件制造、合金成分-組織-性能關(guān)系、金屬間化合物與鈦基復(fù)合材料、粉體制備與增材制造、近凈成形技術(shù)、集成計算材料工程以及在不同領(lǐng)域的應(yīng)用等12個專題內(nèi)容。全面反映了自2013年第十五屆全國鈦及鈦合金學(xué)術(shù)交流會以來，我國鈦及鈦合金在熔煉、加工、成形、焊接、粉末冶金、應(yīng)用等方面的研究進展。

4月25日8點30分，大會開幕式正式開始。西北工業(yè)大學(xué)材料學(xué)院院長、會議主席李金山教授主持開幕儀式，并介紹了會議的籌備情況以及與會領(lǐng)導(dǎo)和嘉賓。西北工業(yè)大學(xué)副校長張衛(wèi)紅教授代表承辦單位致歡迎詞。中國有色金屬工業(yè)協(xié)會會長、國務(wù)院參事陳全訓(xùn)代表協(xié)會致辭。

接下來，舉行了中國有色金屬學(xué)會“中國鈦科技終身成就獎”頒獎典禮。中國有色金屬學(xué)會的“中國鈦科技終身成就獎”經(jīng)中國有色金屬學(xué)會秘書處組織初評、中國有色金屬學(xué)會理事長工作會議討論并報請中國有色金屬學(xué)會批準，授予曹春曉院士和周廉院士。李金山教授主持了隆重的授獎儀式，陳全訓(xùn)會長向兩位為我國鈦及鈦合金領(lǐng)域的研究、應(yīng)用技術(shù)以及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展做出突出貢獻的院士頒發(fā)了證書。

開幕式及頒獎典禮結(jié)束后，來自中國科學(xué)院金屬研究所、北京航空材料研究院、寶鈦集團有限公司、西北有色金屬研究、上海交通大學(xué)、725研究所、南京工業(yè)大學(xué)等單位的13位特邀報告人，就鈦合金設(shè)計、研制、成形技術(shù)、應(yīng)用拓展，以及鈦鋁金屬間化合物和鈦基復(fù)合材料的研制、成形等方面的內(nèi)容作了精彩的大會報告。

4月26—27日，來自全國各地220位專家學(xué)者，在本次會議的平行專題分會上，就我國3年來鈦科學(xué)與技術(shù)的最新進展、研究熱點、發(fā)展方向等方面的內(nèi)容，作了分會報告。

同期，還舉辦了鈦合金航空航天應(yīng)用論壇。在此次論壇上，來自第一飛機設(shè)計研究院楊健研究員、成都飛機設(shè)計研究所陳聯(lián)國研究員、 中國航空動力機械研究所陸波研究員、北京航空制造工程研究所郭德倫研究員、航天材料及工藝研究所徐桂華高級工程師，分別作了題為“鈦合金應(yīng)用現(xiàn)狀及未來飛機新需求”、“鈦合金在現(xiàn)代戰(zhàn)斗機上的應(yīng)用與需求展望”、“先進鈦合金在渦軸發(fā)動機上的應(yīng)用與展望”、“鈦合金輕量化整體結(jié)構(gòu)制造技術(shù)”、“粉末鈦合金在航天航空領(lǐng)域的應(yīng)用與展望”的報告，就鈦及鈦合金材料在航空航天領(lǐng)域應(yīng)用現(xiàn)狀、制造技術(shù)及未來需求等問題進行了深入探討，對我國鈦合金材料研究、成形技術(shù)開發(fā)以及跨領(lǐng)域的產(chǎn)、學(xué)、研、用多方合作提出了建議，指出了鈦合金在航空航天領(lǐng)域應(yīng)用的發(fā)展方向。

此次鈦行業(yè)的科技盛會，無疑會對當前正處在持續(xù)低迷期的我國鈦工業(yè)，調(diào)結(jié)構(gòu)、補短板、拓應(yīng)用起到推動作用。也會為促進我國鈦工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)、學(xué)、研、用深度結(jié)合，提升我國鈦及鈦合金研究與應(yīng)用水平做出積極貢獻。

(本刊記者黃淑梅郭薇)

VSMPO-AVISMA公司投資40億盧布用于復(fù)雜環(huán)件軋制

俄羅斯VSMPO-AVISMA公司復(fù)雜環(huán)件軋制項目將于2016年8月完成，該項目于2013年啟動，投資超過40億盧布。

該公司透露，項目完成后公司將能夠生產(chǎn)直徑更大(3 500 mm)、重量更輕的復(fù)雜環(huán)件，這些產(chǎn)品在航空、船舶和工程機械行業(yè)都有需求。

VSMPO-AVISMA公司2015年年報顯示，其全年凈利潤達144億盧布，是2014年的3.6倍，全年營收726億盧布，較2014年提高32.6%。2016年該公司計劃投入約100億盧布用于業(yè)務(wù)發(fā)展。

逯冉編譯自俄羅斯生意新聞網(wǎng)

印度鈦渣廠有望在2016年7月建成

印度Odisha邦政府表示，位于Ganjam區(qū)的鈦渣廠有望在今年7月建成。該項目于2013年9月獲得許可，從2014年1月開始開工建設(shè)，共分為三個階段。第一個階段將建成1 800 t/a的高鈦渣廠，有望在2016年7月建成；第二個階段進行擴容，計劃在兩年內(nèi)完成，預(yù)計產(chǎn)能將達到30 000 t/a。另外將建設(shè)15兆瓦的自備電廠、產(chǎn)能為2.5 t/a的氧化鈧生產(chǎn)廠和5 000 t/a的鈦鐵生產(chǎn)廠。

逯冉編譯自Business Standard網(wǎng)

印度Bharat Forge公司獲得波音公司777X飛機鈦鍛件合同

波音公司于4月26日宣布，印度Bharat Forge公司獲得波音777X飛機鈦鍛件合同。 波音公司印度地區(qū)總裁Pratyush Kumar表示：“很高興能擴大與Bharat Forge公司的合作，該公司在今年早些時候已經(jīng)開始向波音公司供應(yīng)新一代737飛機的鈦襟翼軌道鍛件，這項合同證明我們正在印度建立具有全球競爭力的航空航天供應(yīng)鏈。” 鈦鍛件將通過Bharat Forge公司封閉模鍛工藝來開發(fā)和制造。兩種鍛件計劃在2016年末開始向波音公司供貨，另有兩種鍛件將在2017年初開始供貨。

Bharat Forge公司在今年早些時候完成了新一代737飛機鈦襟翼軌道鍛件的第一批供貨。該公司還將為737 MAX提供鍛件，計劃在2017年投入使用。Bharat Forge公司執(zhí)行董事Subodh Tandale表示：“第二個合同是我們與波音公司成功合作的結(jié)果，體現(xiàn)了我們在精密制造技術(shù)方面的能力。我們深諳鈦鍛件嚴格的工藝要求，并已經(jīng)掌握其生產(chǎn)流程。我們將為最先進的波音飛機提供機翼部件，這也實現(xiàn)了‘印度制造’的承諾?！?/p>

波音公司通過與Bharat Forge公司等高水平企業(yè)的合作，擴大其鍛件供應(yīng)基地，實施全球供應(yīng)鏈戰(zhàn)略。

逯冉編譯自Bharat Forge公司官網(wǎng)

光電所在鈦合金細長軸磨削技術(shù)研究方面取得進展

為了適應(yīng)航天器件飛行性能、精度指標的高要求，解決其中亞微米級軸類零件的鈦合金精密磨削問題成為精密機械加工行業(yè)急待解決的關(guān)鍵技術(shù)問題之一。中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所精密機械制造中心通過精度指標保證技術(shù)、尺寸穩(wěn)定技術(shù)以及高精度檢測保障措施，并選用適合的砂輪材料及粒度，成功地完成了大量高精度(IT3至IT4)鈦合金細長軸的加工任務(wù)，最高形位精度可達0.5 μm。

光電所精密機械制造中心從2012年開始了相關(guān)軸類零件磨削工藝技術(shù)研究及試驗驗證，分析出了切削參數(shù)中的磨床轉(zhuǎn)速、吃刀量、走刀量對磨削表面質(zhì)量、形位精度、尺寸精度的影響，找到了較佳的切削參數(shù)。同時，與砂輪研究所合作，摸索出了磨削鈦合金需要的砂輪的材料及磨料粒度的尺寸，解決了磨削鈦合金材料易出現(xiàn)的磨削面燒傷和出現(xiàn)磨削裂紋的情況。同時，與專業(yè)熱處理單位合作，并通過殘余應(yīng)力測試儀檢測殘余應(yīng)力數(shù)值，摸索出了鈦合金熱處理工藝及在機械加工工藝中合理安排熱處理的次數(shù)，最終在該項技術(shù)研究上取得突破性進展。

來源：中國科學(xué)院

澳祿卡再向英國鈦金屬粉末公司追加1 250萬澳元投資

澳大利亞澳祿卡資源有限公司(Iluka Resources Limited)繼2014年投資英國Metalysis有限公司2 250萬澳元、2015年投資410萬澳元后，2016年再次追加投資1 250萬澳元，使澳祿卡對Metalysis的持股比例由20.8%提升至28.8%。Metalysis公司主要生產(chǎn)用于金屬3D打印的低成本鈦金屬粉末，其專有技術(shù)可以直接將金紅石通過電解生產(chǎn)鈦金屬粉末。該項專有技術(shù)可以縮短從鈦原料到鈦金屬粉末的生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)成本，并且可以減少50%的能源消耗。

澳祿卡公司是Metalysis公司的原料提供方，追加對其投資，將加快鈦粉制備技術(shù)的工業(yè)化進程，目的是拓展澳祿卡高品位鈦原料的市場需求。澳祿卡董事長David Robb在公開發(fā)布的信息中表示：“如果Metalysis公司的鈦金屬粉末生產(chǎn)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，這將極大地降低鈦的生產(chǎn)成本，使鈦及鈦合金的需求量急劇上升?！?/p>

逯冉編譯自Powder Metallurgy Review網(wǎng)

世界醫(yī)療器械市場及醫(yī)療用鈦材的需求預(yù)測

日本鈦協(xié)會醫(yī)療分會整理了醫(yī)療器械世界市場及醫(yī)療用鈦加工材的需求的簡要報告。報告指出世界醫(yī)療器械市場規(guī)模在2011年時為2733億零4千萬美元，其中美國市場約占4成，日本市場為11.8%，居世界第二。作為新興市場的中國約占5%，但是呈持續(xù)高速增長態(tài)勢。而醫(yī)用鈦的需求國主要是美、日、德、英、中、法等國家。

從貿(mào)易統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，醫(yī)療器械用鈦最典型的是人工關(guān)節(jié)，從2011年的各國及地區(qū)進出口統(tǒng)計來看，主要的出口國有美國、法國、瑞士及愛爾蘭，它們既是生產(chǎn)國和需求國，也是出口國。而在亞洲，出口國沒有日本，而有馬來西亞、印度尼西亞、菲律賓以及香港，這可能是中國產(chǎn)品的再出口。

據(jù)2012年獨聯(lián)體鈦協(xié)會發(fā)表的數(shù)據(jù)，醫(yī)療用鈦加工材的市場規(guī)模，2011年為3 200 t，而年增量為7%～10%。其中脊椎植入器械占29%，其次為膝關(guān)節(jié)、股關(guān)節(jié)，分別占22%和20%左右，牙科用占11%。

根據(jù)日本占世界醫(yī)療用鈦市場規(guī)模的比及日本人工股關(guān)節(jié)需求量的占比二種方法來推算，日本國內(nèi)醫(yī)療器械用鈦加工材的消費量為每年195～378 t之間，而2008—2012年5年間，日本醫(yī)用鈦加工材的平均年出庫量為44 t/a。據(jù)此來推算日本醫(yī)療器械用鈦的國產(chǎn)化率為12%～23%，而根據(jù)日本國內(nèi)人工骨銷售統(tǒng)計數(shù)據(jù)與人工骨的進口數(shù)據(jù)之比，國產(chǎn)化率為20%。

由此可見，日本醫(yī)療器械用鈦的年消費總量為195～378 t，國產(chǎn)僅占12%～23%，有77%～88%的量仍需進口。今后應(yīng)努力開發(fā)鈦醫(yī)療器械，首先滿足日本國內(nèi)的市場需求，進而向國外市場拓展。

吳全興譯自《チタン》

日本大阪鈦科技公司2015財年結(jié)算速報

日本大阪鈦科技公司2015財年(2015年4月1日至2016年3月31日)累計營業(yè)額為 411.49億日元，較2014財年增長2%；虧損16.43億日元。其中，鈦事業(yè)部2015財年的銷售額為279.18億日元，較2014財年增長19.5%。

表1　日本大阪鈦科技公司各部門銷售額統(tǒng)計(百萬日元)

郭薇編譯自大阪鈦科技公司網(wǎng)站

日本東邦鈦公司2015財年結(jié)算速報

日本東邦鈦公司2015財年(2015年4月1日至2016年3月31日)累計營業(yè)額為434.24億日元，較2014財年增長28.8%，營業(yè)利潤為38.9億日元。其中，鈦事業(yè)部2015財年的銷售額為296.59億日元，較2014財年增長35.3%，營業(yè)利潤為18.15億日元。

表1　日本東邦鈦公司各部門銷售額統(tǒng)計(百萬日元)

表2　日本東邦鈦公司各部門營業(yè)利潤統(tǒng)計(百萬日元)

郭薇編譯自東邦鈦公司網(wǎng)站

Study on Texture of N36 Zirconium Alloy Tube

Wang Pengfei, Zhao Wenjin, Dai Xun

(National Key Laboratory for Nuclear Fule and Material, NPIC, Chengdu 610041，China)

N36 zirconium alloy；cladding tube; macro texture；ODF；texture component

2016-04-14

中核集團重點專項基金項目(CF-400000-JH02)

王朋飛(1984—)，男，助理研究員。

TG146.4+14

A

1009-9964(2016)03-0038-04