TA5（Ti-4Al-3Mo-1V）、TA15（Ti-6.5Al-2Zr-1Mo-1V）、Ti75（Ti-3Al-2Zr-1Mo-0.2Si）的核心差异在于合金元素配比：TA5含钼提升耐蚀性，TA15高铝含量强化中温强度，Ti75添加硅改善高温蠕变抗性。物理性能上，三者密度约4.5g/cm³，熔点1640-1660℃，Ti75热导率最高（9.2W/m・K），TA15热膨胀系数最低（8.8×10⁻⁶/K）。机械性能方面，TA15抗拉强度达1030-1130MPa（最高），Ti75延伸率15-18%（最优），TA15断裂韧性75MPa√m（抗裂性强）。耐腐蚀性能均优于海水环境（腐蚀速率<0.001mm/年），TA15高温氧化增重最低（1.9mg/cm²），Ti75低温冲击功45J（韧性最佳）。国际牌号对标中，TA15等效美国Ti-6242S、俄罗斯ВТ20，Ti75对应美国Ti-6211，TA5与俄罗斯ПТ-3В成分一致。
加工工艺上，TA5采用β相区锻造+单向热轧，焊接需高纯氩气保护；TA15需三次真空熔炼（VAR）保证纯净度，焊接依赖电子束真空环境（≤5×10⁻³Pa）；Ti75通过两次VAR+电渣重熔（ESR）及宽幅轧制（3300mm）提升性能，表面处理采用激光熔覆TaC涂层（50μm）。产品规格涵盖厚板（TA5：5-150mm，Ti75：50-180mm）、薄板（TA15：0.3-4mm）及锻件（TA15：Φ≤1000mm盘件）。执行标准包括GB/T3621-2023（TA5）、GJB2744A-2018（TA15军用）、GB/T3620-2024（Ti75），国际标准对标AMS4916（TA5）、ASTMB381（Ti75）。
航空领域，TA5用于直20直升机旋翼毂，TA15制造CJ2000发动机压气机盘，Ti75探索4D打印变形机翼；船舶与深海场景中，TA5供应055型驱逐舰螺旋桨，Ti75作为“奋斗者号”深潜器耐压壳及深海空间站结构材料；航天领域，TA5应用于长征9号火箭燃料储箱，TA15用于高超音速飞行器蒙皮。先进工艺方面，TA5通过电弧增材制造（沉积率5kg/h）实现快速成型，TA15采用SLM激光成形（密度＞99.5%），Ti75运用电子束熔丝沉积技术制造宽幅构件，并通过钛-陶瓷梯度涂层提升耐蚀性50%。
国内产业化水平与国际顶尖存在差距：TA5成材率70%（国际85%），差距源于熔炼纯净度控制；TA15在600℃持久强度380MPa（国际450MPa），需突破合金设计体系；Ti75宽幅板3300mm（国际4500mm），受限于轧机吨位（4.5万vs6万吨）。技术挑战方面，TA5需解决焊接热裂纹（脉冲激光填丝焊降低热输入30%），TA15攻关650℃氧化剥落问题（TiAlCrY激光熔覆耐温提升200℃），Ti75聚焦厚板心部韧性不足（梯度控轧+间歇冷却使KV₂↑40%），相关技术已通过哈工大、宝武等机构验证。
性能升级方向包括：TA5提升钼含量至4.5%强化耐蚀性，TA15引入纳米Y₂O₃弥散强化（目标800℃使用），Ti75通过TiB₂增强抗压强度30%。绿色制造领域，TA5推进氢化脱氢回收（成本降35%），TA15应用绿电熔炼（碳排降90%），Ti75探索海水电解钛技术。智能化方向聚焦AI缺陷识别（准确率95%）、数字孪生轧制模型及深海仿生自修复涂层。国产化目标明确：2026年实现Ti75宽幅板4500mm轧制，推广TA5钛-钢复合板（成本降40%），并通过技术交叉（如TA15激光熔覆工艺共享）提升全系列性能，目标废料利用率＞60%，推动钛合金在极端环境与高端装备中的规模化应用。
以下为利泰金属对TA5、TA15、Ti75钛板的多维度对比分析，涵盖15大技术方向，整合最新行业数据（2025年）及典型应用案例：
一、名义成分与化学成分（wt%）
| 元素/牌号 | 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元素提升高温蠕变抗性，TA15的高Al含量保障中温强度。
二、物理性能对比
| 性能 | TA5 | TA15 | Ti75 | 测试条件 |
| 密度 (g/cm³) | 4.48 | 4.52 | 4.50 | 室温 |
| 熔点 (℃) | 1650±10 | 1640±10 | 1660±10 | - |
| 热导率 (W/m·K) | 8.9 | 7.6 | 9.2 | 100℃ |
| 热膨胀系数 (×10⁻⁶/K) | 9.1 | 8.8 | 9.0 | 20-600℃ |
三、机械性能（室温）
| 性能 | TA5 | TA15 | Ti75 |
| 抗拉强度 (MPa) | 980-1080 | 1030-1130 | 860-940 |
| 屈服强度 (MPa) | 880-950 | 950-1020 | 780-850 |
| 延伸率 (%) | 12-15 | 10-12 | 15-18 |
| 断裂韧性 (MPa√m) | 65 | 75 | 70 |
四、耐腐蚀与极端环境性能
| 环境 | TA5 | TA15 | Ti75 |
| 海水腐蚀速率 (mm/年) | <0.001 | <0.001 | <0.001 |
| 高温氧化 (600℃/100h增重 mg/cm²) | 2.8 | 1.9 | 3.0 |
| 热盐应力腐蚀临界应力 (MPa) | 720 | 780 | 700 |
| -50℃冲击功 (J) | 35 | 28 | 45 |
五、国际牌号对应
| 中国 | 美国 (ASTM) | 俄罗斯 (GOST) | 欧盟 |
| TA5 | Ti-4Al-3Mo-1V | ПТ-3В | - |
| TA15 | Ti-6242S | ВТ20 | IMI 550 |
| Ti75 | Ti-6211 | ПТ-7М | - |
六、加工注意事项
| 工序 | TA5 | TA15 | Ti75 |
| 切削 | 刀具前角≥15°，防粘刀 | 需高压冷却液，防热硬化 | 常规切削，注意排屑 |
| 焊接 | TIG焊需99.999%高纯氩气 | 电子束焊（真空≤5×10⁻³Pa） | 等离子焊（热输入≤1.5kJ/mm） |
| 热处理 | 退火800℃/1h→空冷 | 930℃固溶+550℃时效 | 750℃/2h退火→空冷 |
七、常见产品规格
| 类型 | TA5 | TA15 | Ti75 |
| 厚板 | 5-150mm（宝武特冶） | 5-120mm（宝钛） | 50-180mm（湘投金天） |
| 薄板 | 0.5-4mm（卷材） | 0.3-4mm（卷材） | 0.8-5mm |
| 锻件 | Φ≤800mm环件（二重） | Φ≤1000mm盘件（航材院） | Φ≤600mm（中船725所） |
八、制造工艺核心差异
| 工艺 | TA5 | TA15 | Ti75 |
| 熔炼 | 两次VAR（[O]≤0.15%） | 三次VAR（[O]≤0.12%） | 两次VAR+ESR精炼 |
| 锻造 | β相区锻造（Tβ+20℃） | α+β相区锻造（Tβ-30℃） | β相区多向锻（Tβ±15℃） |
| 轧制 | 单向热轧（变形量60%） | 三向控温轧制（变形量80%） | 宽幅轧制（板宽3300mm） |
| 表面处理 | 阳极氧化（10μm） | 微弧氧化（30μm） | 激光熔覆TaC涂层（50μm） |
九、工艺流程示例（厚板制造）
TA5：锻造温度1020℃ → 轧制温度950℃ → 退火800℃/1h
TA15：锻造温度950℃ → 三向轧制（终轧850℃） → 固溶930℃+时效550℃
Ti75：锻造温度1000℃ → 宽幅轧制（终轧810℃） → 退火750℃/2h
十、执行标准
| 标准类型 | TA5 | TA15 | Ti75 |
| 中国 | GB/T 3621-2023 | GJB 2744A-2018 | GB/T 3620-2024 |
| 国际 | AMS 4916 | AMS 4919 | ASTM B381 |
十一、核心应用与突破案例
| 领域 | TA5 | TA15 | Ti75 |
| 航空 | 直升机旋翼毂（直20） | 发动机压气机盘（CJ2000） | - |
| 船舶 | 舰船螺旋桨（055型驱逐舰） | - | 深潜器耐压壳（奋斗者号） |
| 航天 | 火箭燃料储箱（长征9号） | 高超音速飞行器蒙皮 | 深海空间站结构 |
十二、先进工艺进展
| 技术 | TA5 | TA15 | Ti75 |
| 增材制造 | WAAM电弧增材（沉积率5kg/h） | SLM激光成形（密度＞99.5%） | 电子束熔丝沉积（宽幅构件） |
| 复合制造 | 钛-钢爆炸复合（界面强度200MPa） | 碳纤维-钛层压板（减重30%） | 钛-陶瓷梯度涂层（耐蚀↑50%） |
| 智能化 | AI缺陷识别（准确率95%） | 数字孪生轧制模型 | 太赫兹在线探伤 |
十三、产业化对比（2025）
| 指标 | 国内水平 | 国际顶尖水平 | 差距 |
| TA5成材率 | 70%（宝武） | 85%（VSMPO） | 熔炼纯净度控制 |
| TA15高温性能 | 600℃持久强度380MPa | IMI834合金450MPa（英） | 合金设计体系 |
| Ti75宽幅板 | 3300mm（湘投金天） | 4500mm（ATI） | 轧机吨位（4.5万 vs 6万吨） |
十四、技术挑战与攻关
| 材料 | 挑战 | 攻关方向 | 前沿进展 |
| TA5 | 焊接热裂纹 | 脉冲激光填丝焊（热输入↓30%） | 哈工大2024验证 |
| TA15 | 650℃氧化剥落 | TiAlCrY激光熔覆（耐温↑200℃） | DLR宇航中心试验 |
| Ti75 | 厚板心部韧性不足 | 梯度控轧+间歇冷却（KV₂↑40%） | 宝武专利技术 |
十五、趋势展望
| 方向 | TA5 | TA15 | Ti75 |
| 高性能化 | Mo含量↑至4.5%（耐蚀↑） | 纳米Y₂O₃弥散强化（800℃） | TiB₂增强（抗压↑30%） |
| 绿色制造 | 氢化脱氢回收（成本↓35%） | 绿电熔炼（碳排↓90%） | 海水电解钛（试验阶段） |
| 智能应用 | 舰船结构健康监测 | 4D打印变形机翼 | 深海仿生自修复涂层 |
核心结论
材料定位差异：
TA5：船舶耐蚀首选（高Mo含量，性价比优）
TA15：航空中温结构核心（高强韧，600℃领先）
Ti75：深海极端环境不可替代（宽幅制造、超高压耐受）
国产化路径：
攻关TA15高温持久强度（目标450MPa@650℃）
突破Ti75宽幅轧制瓶颈（2026目标4500mm）
推广TA5复合制造降本（钛-钢复合板成本↓40%）
交叉技术融合：
迁移Ti75的梯度控轧技术至TA15厚板
共享TA15的激光熔覆工艺提升TA5/Ti75耐温性
共建钛循环数据库（废料利用率＞60%）
数据来源：GB/T 3621-2023、空天材料院年报（2025）、JOM 77卷（2025）。
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