TA5（Ti-4Al-3Mo-1V）、TA15（Ti-6.5Al-2Zr-1Mo-1V）、Ti75（Ti-3Al-2Zr-1Mo-0.2Si）的核心差異在于合金元素配比：TA5含鉬提升耐蝕性，TA15高鋁含量強(qiáng)化中溫強(qiáng)度，Ti75添加硅改善高溫蠕變抗性。物理性能上，三者密度約4.5g/cm3，熔點(diǎn)1640-1660℃，Ti75熱導(dǎo)率最高（9.2W/m?K），TA15熱膨脹系數(shù)最低（8.8×10??/K）。機(jī)械性能方面，TA15抗拉強(qiáng)度達(dá)1030-1130MPa（最高），Ti75延伸率15-18%（最優(yōu)），TA15斷裂韌性75MPa√m（抗裂性強(qiáng)）。耐腐蝕性能均優(yōu)于海水環(huán)境（腐蝕速率<0.001mm/年），TA15高溫氧化增重最低（1.9mg/cm2），Ti75低溫沖擊功45J（韌性最佳）。國際牌號對標(biāo)中，TA15等效美國Ti-6242S、俄羅斯ВТ20，Ti75對應(yīng)美國Ti-6211，TA5與俄羅斯ПТ-3В成分一致。
加工工藝上，TA5采用β相區(qū)鍛造+單向熱軋，焊接需高純氬氣保護(hù)；TA15需三次真空熔煉（VAR）保證純凈度，焊接依賴電子束真空環(huán)境（≤5×10?3Pa）；Ti75通過兩次VAR+電渣重熔（ESR）及寬幅軋制（3300mm）提升性能，表面處理采用激光熔覆TaC涂層（50μm）。產(chǎn)品規(guī)格涵蓋厚板（TA5：5-150mm，Ti75：50-180mm）、薄板（TA15：0.3-4mm）及鍛件（TA15：Φ≤1000mm盤件）。執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)包括GB/T3621-2023（TA5）、GJB2744A-2018（TA15軍用）、GB/T3620-2024（Ti75），國際標(biāo)準(zhǔn)對標(biāo)AMS4916（TA5）、ASTMB381（Ti75）。
航空領(lǐng)域，TA5用于直20直升機(jī)旋翼轂，TA15制造CJ2000發(fā)動機(jī)壓氣機(jī)盤，Ti75探索4D打印變形機(jī)翼；船舶與深海場景中，TA5供應(yīng)055型驅(qū)逐艦螺旋槳，Ti75作為“奮斗者號”深潛器耐壓殼及深海空間站結(jié)構(gòu)材料；航天領(lǐng)域，TA5應(yīng)用于長征9號火箭燃料儲箱，TA15用于高超音速飛行器蒙皮。先進(jìn)工藝方面，TA5通過電弧增材制造（沉積率5kg/h）實(shí)現(xiàn)快速成型，TA15采用SLM激光成形（密度＞99.5%），Ti75運(yùn)用電子束熔絲沉積技術(shù)制造寬幅構(gòu)件，并通過鈦-陶瓷梯度涂層提升耐蝕性50%。
國內(nèi)產(chǎn)業(yè)化水平與國際頂尖存在差距：TA5成材率70%（國際85%），差距源于熔煉純凈度控制；TA15在600℃持久強(qiáng)度380MPa（國際450MPa），需突破合金設(shè)計(jì)體系；Ti75寬幅板3300mm（國際4500mm），受限于軋機(jī)噸位（4.5萬vs6萬噸）。技術(shù)挑戰(zhàn)方面，TA5需解決焊接熱裂紋（脈沖激光填絲焊降低熱輸入30%），TA15攻關(guān)650℃氧化剝落問題（TiAlCrY激光熔覆耐溫提升200℃），Ti75聚焦厚板心部韌性不足（梯度控軋+間歇冷卻使KV?↑40%），相關(guān)技術(shù)已通過哈工大、寶武等機(jī)構(gòu)驗(yàn)證。
性能升級方向包括：TA5提升鉬含量至4.5%強(qiáng)化耐蝕性，TA15引入納米Y?O?彌散強(qiáng)化（目標(biāo)800℃使用），Ti75通過TiB?增強(qiáng)抗壓強(qiáng)度30%。綠色制造領(lǐng)域，TA5推進(jìn)氫化脫氫回收（成本降35%），TA15應(yīng)用綠電熔煉（碳排降90%），Ti75探索海水電解鈦技術(shù)。智能化方向聚焦AI缺陷識別（準(zhǔn)確率95%）、數(shù)字孿生軋制模型及深海仿生自修復(fù)涂層。國產(chǎn)化目標(biāo)明確：2026年實(shí)現(xiàn)Ti75寬幅板4500mm軋制，推廣TA5鈦-鋼復(fù)合板（成本降40%），并通過技術(shù)交叉（如TA15激光熔覆工藝共享）提升全系列性能，目標(biāo)廢料利用率＞60%，推動鈦合金在極端環(huán)境與高端裝備中的規(guī)模化應(yīng)用。
以下為利泰金屬對TA5、TA15、Ti75鈦板的多維度對比分析，涵蓋15大技術(shù)方向，整合最新行業(yè)數(shù)據(jù)（2025年）及典型應(yīng)用案例：
一、名義成分與化學(xué)成分（wt%）
| 元素/牌號 | TA5 (Ti-4Al-3Mo-1V) | TA15 (Ti-6.5Al-2Zr-1Mo-1V) | Ti75 (Ti-3Al-2Zr-1Mo-0.2Si) |
| Ti | 余量 | 余量 | 余量 |
| Al | 3.5-4.5 | 6.3-6.8 | 2.5-3.5 |
| Mo | 2.5-3.5 | 0.8-1.2 | 0.8-1.2 |
| V | 0.8-1.2 | 1.0-1.5 | - |
| Zr | - | 1.8-2.2 | 1.5-2.5 |
| Si | - | - | 0.15-0.25 |
| Fe | ≤0.25 | ≤0.15 | ≤0.20 |
| O | ≤0.15 | ≤0.12 | ≤0.15 |
注：Ti75的Si元素提升高溫蠕變抗性，TA15的高Al含量保障中溫強(qiáng)度。
二、物理性能對比
| 性能 | TA5 | TA15 | Ti75 | 測試條件 |
| 密度 (g/cm3) | 4.48 | 4.52 | 4.50 | 室溫 |
| 熔點(diǎn) (℃) | 1650±10 | 1640±10 | 1660±10 | - |
| 熱導(dǎo)率 (W/m·K) | 8.9 | 7.6 | 9.2 | 100℃ |
| 熱膨脹系數(shù) (×10??/K) | 9.1 | 8.8 | 9.0 | 20-600℃ |
三、機(jī)械性能（室溫）
| 性能 | TA5 | TA15 | Ti75 |
| 抗拉強(qiáng)度 (MPa) | 980-1080 | 1030-1130 | 860-940 |
| 屈服強(qiáng)度 (MPa) | 880-950 | 950-1020 | 780-850 |
| 延伸率 (%) | 12-15 | 10-12 | 15-18 |
| 斷裂韌性 (MPa√m) | 65 | 75 | 70 |
四、耐腐蝕與極端環(huán)境性能
| 環(huán)境 | TA5 | TA15 | Ti75 |
| 海水腐蝕速率 (mm/年) | <0.001 | <0.001 | <0.001 |
| 高溫氧化 (600℃/100h增重 mg/cm2) | 2.8 | 1.9 | 3.0 |
| 熱鹽應(yīng)力腐蝕臨界應(yīng)力 (MPa) | 720 | 780 | 700 |
| -50℃沖擊功 (J) | 35 | 28 | 45 |
五、國際牌號對應(yīng)
| 中國 | 美國 (ASTM) | 俄羅斯 (GOST) | 歐盟 |
| TA5 | Ti-4Al-3Mo-1V | ПТ-3В | - |
| TA15 | Ti-6242S | ВТ20 | IMI 550 |
| Ti75 | Ti-6211 | ПТ-7М | - |
六、加工注意事項(xiàng)
| 工序 | TA5 | TA15 | Ti75 |
| 切削 | 刀具前角≥15°，防粘刀 | 需高壓冷卻液，防熱硬化 | 常規(guī)切削，注意排屑 |
| 焊接 | TIG焊需99.999%高純氬氣 | 電子束焊（真空≤5×10?3Pa） | 等離子焊（熱輸入≤1.5kJ/mm） |
| 熱處理 | 退火800℃/1h→空冷 | 930℃固溶+550℃時(shí)效 | 750℃/2h退火→空冷 |
七、常見產(chǎn)品規(guī)格
| 類型 | TA5 | TA15 | Ti75 |
| 厚板 | 5-150mm（寶武特冶） | 5-120mm（寶鈦） | 50-180mm（湘投金天） |
| 薄板 | 0.5-4mm（卷材） | 0.3-4mm（卷材） | 0.8-5mm |
| 鍛件 | Φ≤800mm環(huán)件（二重） | Φ≤1000mm盤件（航材院） | Φ≤600mm（中船725所） |
八、制造工藝核心差異
| 工藝 | TA5 | TA15 | Ti75 |
| 熔煉 | 兩次VAR（[O]≤0.15%） | 三次VAR（[O]≤0.12%） | 兩次VAR+ESR精煉 |
| 鍛造 | β相區(qū)鍛造（Tβ+20℃） | α+β相區(qū)鍛造（Tβ-30℃） | β相區(qū)多向鍛（Tβ±15℃） |
| 軋制 | 單向熱軋（變形量60%） | 三向控溫軋制（變形量80%） | 寬幅軋制（板寬3300mm） |
| 表面處理 | 陽極氧化（10μm） | 微弧氧化（30μm） | 激光熔覆TaC涂層（50μm） |
九、工藝流程示例（厚板制造）
TA5：鍛造溫度1020℃ → 軋制溫度950℃ → 退火800℃/1h
TA15：鍛造溫度950℃ → 三向軋制（終軋850℃） → 固溶930℃+時(shí)效550℃
Ti75：鍛造溫度1000℃ → 寬幅軋制（終軋810℃） → 退火750℃/2h
十、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)
| 標(biāo)準(zhǔn)類型 | TA5 | TA15 | Ti75 |
| 中國 | GB/T 3621-2023 | GJB 2744A-2018 | GB/T 3620-2024 |
| 國際 | AMS 4916 | AMS 4919 | ASTM B381 |
十一、核心應(yīng)用與突破案例
| 領(lǐng)域 | TA5 | TA15 | Ti75 |
| 航空 | 直升機(jī)旋翼轂（直20） | 發(fā)動機(jī)壓氣機(jī)盤（CJ2000） | - |
| 船舶 | 艦船螺旋槳（055型驅(qū)逐艦） | - | 深潛器耐壓殼（奮斗者號） |
| 航天 | 火箭燃料儲箱（長征9號） | 高超音速飛行器蒙皮 | 深海空間站結(jié)構(gòu) |
十二、先進(jìn)工藝進(jìn)展
| 技術(shù) | TA5 | TA15 | Ti75 |
| 增材制造 | WAAM電弧增材（沉積率5kg/h） | SLM激光成形（密度＞99.5%） | 電子束熔絲沉積（寬幅構(gòu)件） |
| 復(fù)合制造 | 鈦-鋼爆炸復(fù)合（界面強(qiáng)度200MPa） | 碳纖維-鈦層壓板（減重30%） | 鈦-陶瓷梯度涂層（耐蝕↑50%） |
| 智能化 | AI缺陷識別（準(zhǔn)確率95%） | 數(shù)字孿生軋制模型 | 太赫茲在線探傷 |
十三、產(chǎn)業(yè)化對比（2025）
| 指標(biāo) | 國內(nèi)水平 | 國際頂尖水平 | 差距 |
| TA5成材率 | 70%（寶武） | 85%（VSMPO） | 熔煉純凈度控制 |
| TA15高溫性能 | 600℃持久強(qiáng)度380MPa | IMI834合金450MPa（英） | 合金設(shè)計(jì)體系 |
| Ti75寬幅板 | 3300mm（湘投金天） | 4500mm（ATI） | 軋機(jī)噸位（4.5萬 vs 6萬噸） |
十四、技術(shù)挑戰(zhàn)與攻關(guān)
| 材料 | 挑戰(zhàn) | 攻關(guān)方向 | 前沿進(jìn)展 |
| TA5 | 焊接熱裂紋 | 脈沖激光填絲焊（熱輸入↓30%） | 哈工大2024驗(yàn)證 |
| TA15 | 650℃氧化剝落 | TiAlCrY激光熔覆（耐溫↑200℃） | DLR宇航中心試驗(yàn) |
| Ti75 | 厚板心部韌性不足 | 梯度控軋+間歇冷卻（KV?↑40%） | 寶武專利技術(shù) |
十五、趨勢展望
| 方向 | TA5 | TA15 | Ti75 |
| 高性能化 | Mo含量↑至4.5%（耐蝕↑） | 納米Y?O?彌散強(qiáng)化（800℃） | TiB?增強(qiáng)（抗壓↑30%） |
| 綠色制造 | 氫化脫氫回收（成本↓35%） | 綠電熔煉（碳排↓90%） | 海水電解鈦（試驗(yàn)階段） |
| 智能應(yīng)用 | 艦船結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測 | 4D打印變形機(jī)翼 | 深海仿生自修復(fù)涂層 |
核心結(jié)論
材料定位差異：
TA5：船舶耐蝕首選（高M(jìn)o含量，性價(jià)比優(yōu)）
TA15：航空中溫結(jié)構(gòu)核心（高強(qiáng)韌，600℃領(lǐng)先）
Ti75：深海極端環(huán)境不可替代（寬幅制造、超高壓耐受）
國產(chǎn)化路徑：
攻關(guān)TA15高溫持久強(qiáng)度（目標(biāo)450MPa@650℃）
突破Ti75寬幅軋制瓶頸（2026目標(biāo)4500mm）
推廣TA5復(fù)合制造降本（鈦-鋼復(fù)合板成本↓40%）
交叉技術(shù)融合：
遷移Ti75的梯度控軋技術(shù)至TA15厚板
共享TA15的激光熔覆工藝提升TA5/Ti75耐溫性
共建鈦循環(huán)數(shù)據(jù)庫（廢料利用率＞60%）
數(shù)據(jù)來源：GB/T 3621-2023、空天材料院年報(bào)（2025）、JOM 77卷（2025）。
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