鈦是一種重要的金屬結(jié)構(gòu)材料，其密度（4.506g/cm3)約為鋼鐵材料的一半，但它具有接近于鋼的機(jī)械強(qiáng)度。鈦合金因具有比強(qiáng)度高、耐蝕性好、高低溫力學(xué)性能優(yōu)良等特點(diǎn)而被廣泛用于各個(gè)領(lǐng)域。
有研集團(tuán)自上世紀(jì)60年代起就從事鈦合金的研究和產(chǎn)品研制工作，先后援建了寶雞有色金屬加工廠(chǎng)/研究所（現(xiàn)寶鈦集團(tuán)和西北有色金屬研究院）、廣州有色金屬研究院等單位，為中國(guó)鈦合金工業(yè)的建立奠定了基礎(chǔ)。當(dāng)年的篳路藍(lán)縷，今天的碩果累累，很是難忘。
“鈦”難忘——“長(zhǎng)五”的脊梁
隨著國(guó)家航天事業(yè)的發(fā)展，對(duì)鈦合金型材提出了嚴(yán)格的要求，而當(dāng)時(shí)鈦合金型材是國(guó)內(nèi)唯一一類(lèi)尚未實(shí)現(xiàn)貨架產(chǎn)品供應(yīng)的鈦合金半成品材料。為滿(mǎn)足國(guó)家航天工業(yè)對(duì)鈦合金型材的需求，實(shí)驗(yàn)室與寶鈦集團(tuán)經(jīng)過(guò)刻苦攻關(guān)，突破了鈦合金擠壓型材工藝技術(shù)。鈦合金型材代替鋁合金型材，提高了支撐構(gòu)件的高溫結(jié)構(gòu)剛度。研制國(guó)產(chǎn)鈦合金型材，助力我國(guó)目前起飛重量最大、技術(shù)跨度最大、運(yùn)載能力最大的新一代大型運(yùn)載火箭“長(zhǎng)征五號(hào)”首飛成功，實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)鈦合金型材在航天領(lǐng)域的首次成功應(yīng)用，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。有研總院（現(xiàn)有研集團(tuán)）也收到了國(guó)家主管單位發(fā)來(lái)的感謝信。2021年4月29日，長(zhǎng)征五號(hào)B遙二運(yùn)載火箭助力空間站天和核心艙發(fā)射任務(wù)取得圓滿(mǎn)成功。
“鈦”難忘——飛天的夢(mèng)想
星箭分離是衛(wèi)星發(fā)射中的重要環(huán)節(jié)。它是指運(yùn)載火箭飛行達(dá)到預(yù)定高度和速度并經(jīng)姿態(tài)調(diào)整后，衛(wèi)星以一定的相對(duì)速度與火箭分離的過(guò)程。星箭分離系統(tǒng)中最為關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)件就是星箭連接帶。為提高衛(wèi)星的有效發(fā)射載荷，急需研制一種輕質(zhì)高強(qiáng)高韌的材料來(lái)代替原有的不銹鋼材料。
上世紀(jì)70年代，有研總院從事鈦合金的研究人員就致力于高強(qiáng)高韌鈦合金的體系研究和產(chǎn)品試制，完成了TB2星箭連接帶科研及試制工作。他們突破了冷軋和整體熱處理等關(guān)鍵技術(shù)難題，使得該合金具有優(yōu)異的工藝成型性能、高的比強(qiáng)度和良好的焊接性能。
1984年，TB2星箭連接帶獲得首飛成功。TB2合金作為擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高強(qiáng)高韌鈦合金，獲得了國(guó)家鈦合金牌號(hào)注冊(cè)。1985年，該項(xiàng)目榮獲國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步特等獎(jiǎng)。
“百尺竿頭更進(jìn)一步”，鈦合金研究所的科研人員又繼續(xù)開(kāi)展了TB10鈦合金的研制工作，并突破了軋制及強(qiáng)韌化處理等關(guān)鍵技術(shù)難題。2000年，TB10星箭連接機(jī)構(gòu)左右連桿也成功應(yīng)用到衛(wèi)星上，并成功應(yīng)用于上百次的正式飛行，保障了國(guó)家重大需求，打下了“鈦”難忘的烙印。
五十年來(lái)，鈦合金科研工作者，面向國(guó)家重大需求，開(kāi)發(fā)出了新中國(guó)首個(gè)純鈦鑄錠和首個(gè)鈦合金鑄錠，開(kāi)發(fā)出了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高強(qiáng)鈦合金體系，注冊(cè)了TB2、TB10、TB16等多項(xiàng)國(guó)家鈦合金牌號(hào)。“十五”以來(lái)，先進(jìn)鈦合金材料與制備加工技術(shù)研究室共獲得省部級(jí)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)十余項(xiàng)。
注：鈦的熔點(diǎn)為1668°C，在低于882°C時(shí)呈密排六方晶格結(jié)構(gòu)，稱(chēng)為α鈦；在882°C以上呈體心立方晶格結(jié)構(gòu)，稱(chēng)為β鈦。在鈦中添加適當(dāng)?shù)暮辖鹪兀蛊湎嘧儨囟燃跋喾趾恐饾u改變而得到不同組織的鈦合金。室溫下，鈦合金有三種基體組織，鈦合金也就分為以下三類(lèi)：α合金，(α+β)合金和β合金，分別以TA、TC、TB表示。