T/CWAN 0135-2025 硼化钛增强高温钛合金基复合材料

ICS 25.160.20
CCS J 33
硼化钛增强高温钛合金基复合材料
Titanium boride reinforced high temperature titanium matrix composites
团体标准
T/CWAN 0135—2025
2025-01-20 发布2025-02-01 实施

目次
前言................................................................................................................................................................ II
1. 范围....................................................................................................................................................................1
2. 规范性引用文件............................................................................................................................................... 1
3. 术语和定义........................................................................................................................................................1
4. 分类和标记........................................................................................................................................................2
5. 技术要求............................................................................................................................................................2
6. 试验方法............................................................................................................................................................3
7. 检验规则............................................................................................................................................................3
8. 包装运输储存和标志....................................................................................................................................... 5
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II
前言
本文件按照GB/T 1.1—2020《标准化工作导则第1 部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起
草。
本文件的附录A 为资料性附录
本标准由中国焊接协会提出并归口
本文件起草单位：哈尔滨工业大学、哈工大苏州研究院、昆山一兴泰鹏新材料科技有限公司、中国
机械总院集团郑州机械研究所有限公司。
本文件主要起草人：黄陆军、耿林、孙徕博、陈润、孙枫泊、安琦、王帅、张芮、包阳、崔喜平、
韩亚坤、王存玉、鲁伟航、张昕、陈昕、秦建。
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硼化钛增强高温钛合金基复合材料
1. 范围
本文件规定了硼化钛增强高温钛合金基复合材料的分类和标记、技术要求、试验方法、检验规则以
及包装、运输、储存和标志。
本文件适用于600~800C 耐热结构件制造用硼化钛增强高温钛合金基复合材料。
2. 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。
GB/T 228.1 金属材料拉伸试验第1 部分：室温试验方法
GB/T 228.2 金属材料拉伸试验第2 部分：高温试验方法
GB/T 1804 一般公差未注公差的线性和角度尺寸的公差
GB/T 3620.1 钛及钛合金牌号和化学成分
GB/T 5168 钛及钛合金高低倍组织检验方法
GB/T 8170 数值修约规则与极限数值的表示和判定
GB/T 8180 钛及钛合金加工产品的包装、标志、运输和贮存
GB/T 22315 金属材料弹性模量和泊松比试验方法
GB/T 32496 金属基复合材料增强体体积含量试验方法图像分析法
GB/T 34558 金属基复合材料术语
GB/T 38915 航空航天用高温钛合金锻件
GB/T 38916 航空航天用高温钛合金板材
GB/T 38917 航空航天用高温钛合金棒材
GJB 1580 变形金属超声检验方法
3. 术语和定义
下列术语和定义适用于本文件
3.1
钛基复合材料titanium matrix composites
在纯钛或钛合金基体中引入或（和）自生增强体的复合材料
3.2
硼化钛增强钛基复合材料TiB reinforced titanium matrix composites
以硼化钛（TiB）作为增强体的钛基复合材料
3.3
硼化钛增强高温钛合金基复合材料TiB reinforced high temperature titanium alloy matrix
composites
以航空航天用高温钛合金作为基体的硼化钛增强钛基复合材料。
3.4
坯锭ingot
通过熔铸法、粉末冶金法等方法制备的具有一定形状、尺寸和性能的硼化钛增强高温钛合金基复合
材料毛坯。
3.5
内部冶金质量internal metallurgical quality
一般不能用肉眼检查出来的坯锭内部状况和达到用户要求的程度，包括坯锭内部的孔洞、裂纹、夹
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杂物等缺陷。检查坯锭的内部冶金质量须采用无损探伤、金相检查等方法。
4. 分类和标记
4.1. 分类
依据基体合金牌号和供应状态进行分类，分类方法及代号见表1。
表1 基体合金牌号与材料供应状态
基体合金牌号材料状态
TA12、TA15、TC4、TC25G、Ti60、Ti65 铸态（C）、烧结态（S）、热等静压态（H）、
热加工态（R）、退火态（M）
4.2. 标记
产品按照TiB 体积分数、钛合金基体、材料状态、目标使用温度标记为TiB/−−
TiB/−−
目标使用温度（单位：C）
材料状态
钛合金基体牌号
TiB 体积分数
示例：TiB 体积分数为3.5%，基体钛合金牌号为TA15，烧结态，目标使用温度为600C，标记为
3.5TiB/TA15-S-600；
TiB 体积分数为5%，钛合金牌号为TA12，热加工态，目标使用温度650，标记为5TiB/TA12-R-650；
TiB 体积分数为5.3%，钛合金牌号为TC4，热等静压态，目标使用温度550，标记为5.3TiB/TC4-H-550；
TiB 体积分数为4%，钛合金牌号为TC25G，铸态，目标使用温度650，标记为4TiB/TC25G-C-650；
TiB 体积分数为6%，钛合金牌号为Ti60，热加工态，目标使用温度700，标记为6TiB/Ti60-R-700；
TiB 体积分数为4.5%，钛合金牌号为Ti65，退火态，目标使用温度700，标记为4.5TiB/Ti65-M-700。
5. 技术要求
5.1. 化学成分
钛合金基体的化学成分和杂质的允许含量符合GB/T 3620.1 的规定。
5.2. TiB 体积分数
与标记相同，误差不超过8%。
5.3. 低倍组织
坯锭的低倍组织不应有裂纹、缩尾、气孔、金属夹杂或非金属夹杂、影响使用的偏析及其他目视可
见的冶金缺陷。
5.4. 显微组织
坯锭显微组织中不应存在TiB 偏聚，如通过化学反应生成TiB，组织中不应存在未反应的硼源，如
二硼化钛（TiB2）或单质（B）。
5.5. 材料的性能
材料的室温及高温力学性能应满足表2 与表3 所示。
表2 室温性能
密度
（）
g/cm3
弹性模量
（E）
GPa
屈服强度
（Rp0.2）
MPa
抗拉强度
（Rm）
MPa
断裂总延伸率
（At）
%
≤4.6 ≥115 ≥950 ≥1000 ≥5
表3 高温力学性能
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标记推荐使用温度（T）C 推荐使用温度下的抗拉强度（Rm）MPa
TiB/TA12−− 650 ≥550
TiB/TA15−− 600 ≥520
TiB/TC4−− 550 ≥500
TiB/TC25g−− 650 ≥600
TiB/Ti60−− 700 ≥500
TiB/Ti65−− 700 ≥520
5.6. 外观质量
表面应整洁、不应有外来夹杂物，无肉眼可见的未复合区域、起皮、裂纹或腐蚀斑点。
饼材和环材应符合GB/T 38915 的规定，板材应符合GB/T 38916 的规定，棒材应符合GB/T 38917
的规定。其他异形构件由双方商议按照合同标准执行。
5.7. 超声检测
交付块体材料应进行超声检测，超声检测应按G-J-B 1580 的方法进行，烧结态（S）、热等静压态
（H）、热加工态（R）和退火态材料（M）验收级别不应低于AA 级，铸态（C）验收级别不应低于A
级。
6. 试验方法
6.1. 试样
试样经线切割切取、研磨后，表面粗糙度（Ra）的最大值为6.3μm。试样尺寸公差应符合相关办法
标准或GB/T 1804 中精密等级的规定。
6.2. 化学成分
钛合金基体的化学成分的检验方法按照GB/T 3620.1 的规定执行，当分析结果有争议时，应按GB/T
3620.1 进行仲裁。
6.3. TiB 体积分数
按GB/T 32496 规定的方法测定。
6.4. 低倍组织和显微组织
按GB/T 5168 规定的方法测定。
6.5. 密度
按GB/T 1423 规定的方法测定。
6.6. 室温弹性模量
按GB/T 22315 规定的方法测定。
6.7. 室温拉伸性能
复合材料的室温拉伸屈服强度、抗拉强度和断后伸长率按GB/T 228.1 规定的方法测定。
6.8. 高温拉伸强度
按GB/T 228.2 规定的方法测定。
6.9. 外观质量
外观质量用目视及相应的精度量具进行检验。
6.10. 超声检验
按GJB 1580 规定的方法检验。
6.11. 试验结果数值的修约
当测得的性能数值遇界限值时，允许按本文规定的有效位数进行修约，数值修约应符合GB/T 8170
的规定。
7. 检验规则
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7.1. 检查与验收
7.1.1. 产品应由供方进行检验，保证材料质量符合本标准的规定，并附检验报告。
7.1.2. 需方应对收到的产品按本标准及合同的规定进行复验。复验结果与本标准及合同的规定不符时，
应以书面形式向供方提出，由供需双方协商解决。属于外观质量及尺寸外形的异议，应在收到
材料之日起一个月内提出，属于其他性能的异议，应在收到材料之日起三个月内提出。如需仲
裁，仲裁取样由供需双方共同进行。
7.1.3. 产品应成批提交验收。每批应由同一标记、炉号、规格、生产工艺、状态和统一生产周期的产
品组成。
7.2. 检验项目
每批材料应进行化学成分、TiB 体积分数、低倍组织、显微组织、弹性模量、室温拉伸性能、高温
拉伸强度、外观质量和超声检测的检验。材料取样应按照表4 规定取样
表4 硼化钛增强高温钛合金基复合材料检验项目及样品数量
检验项目取样规定要求的章条号试验方法的章条号
化学成分每批1 份5.1 6.2
TiB 体积分数每批1 份5.2 6.3
低倍组织每批2 份5.3 6.4
显微组织每批2 份5.4 6.4
密度每批1 份5.5 6.5
弹性模量每批3 份5.5 6.6
室温拉伸性能每批3 份5.5 6.7
高温拉伸强度每批3 份5.5 6.8
外观质量逐件5.6 6.9
超声检测逐件5.7 6.10
7.3. 判定规则
7.3.1. 化学成分分析和TiB 体积分数结果中有试样不合格时，应从该批材料中另取双倍数量的试样对
该不合格元素进行重复试验。若重复检验结果全部合格，判该批材料合格；若重复检验结果全
部合格，除已判不合格的试样外，该批其它材料判合格。
7.3.2. 低倍组织和显微组织检验中，有裂纹、气孔、金属或非金属夹杂时，允许供方逐个检验，剔除
缺陷，合格者交货。
7.3.3. 力学性能检验结果中有试样不合格时，应从该批材料（包括原受检材料）中另取双倍数量的试
样对不合格项目进行重复试验。试验结果全部合格，判该批材料合格；若重复试验仍有结果不
合格，判该批材料不合格。但允许供方重新加工后重新取样检验，重新加工仅限一次。
7.3.4. 外观质量、超声检测不合格时，判单个产品不合格。
7.4. 组批规则
同批原材料、在相同工艺条件下连续生产的硼化钛增强高温钛合金基复合材料为一批。
注：连续生产界定为生产过程中时间间断不超过30 天，人员设备状态一致。
7.5. 检测报告
批次检验报告应包含以下内容：
a）标准编号及名称
b）产品批号与名称
c）尺寸与数量
d）生产单位
e）检验日期
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f）检验员与生产负责人
g）检验项目，包括化学成分、TiB 体积分数、低倍组织、显微组织、密度、弹性模量、室温拉伸性
能、高温拉伸强度、超声检测及检测标准。
8. 包装、运输、贮存和标志
8.1. 包装、运输、贮存
硼化钛增强高温钛合金基复合材料的包装、运输和贮存应符合GB/T 8180 的规定
8.2. 标志
应在产品包装上标明以下印记：
——本文件编号；
——生产厂家的名称和地址；
——产品名称和规格；
——生产日期、产品批号；
——检验人员姓名或代号及检验日期。
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附录A
（资料性附录）
报告模板
质量检验报告推荐模板，推荐按照表A.1 的模板填写质量报告。
表A.1 质量检验报告推荐模版
报告编号：
产品名称产品批号产品编号
尺寸数量生产单位
标准编号标准名称
性能
测试项目密度/(g/cm3) 弹性模量/GPa 高温拉伸测试温度/C 高温拉伸强度/MPa
标准值
实测值
测试项目室温拉伸屈服强度/MPa 室温拉伸抗拉强度/MPa
室温拉伸断后伸长
率/%
标准值
实测值
成分
标准
TiB 体积分数
标准值
测量结果测量值
外观质量：
低倍组织与显微组织：
生产责任人检验人审核人
生产日期检验日期审核日期