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            首頁 檢測技術與成果

            分享:以TC4鈦合金和鎳基GH4169合金為例

            1. 合金牌號

            牌號是按照一定的規律對產品的命名[2]。合金牌號一般由世界各國標準化機構發布。

            1.1 標準中關于合金牌號的規定

            材料標準是技術、創新和貿易的基本要素,是考核材料質量的技術依據。對于合金領域,材料標準在該行業的生產管理、質量控制中扮演著重要的角色。在合金領域相關專題文獻檢索、科技查新及專利檢索的過程中,查對相關標準是了解現有技術十分有效的途徑,可以準確了解合金標準牌號在合金領域檢索中的作用[3-4]。截至2019年6月13日,中國國家標準全文公開系統公開的現行“合金”強制性國家標準23件、推薦性國家標準1099件,具體包括:黑色金屬和有色合金的牌號和化學成分、化學成分允許偏差、術語、金相圖譜等基礎標準,化學分析方法等方法標準,以及產品標準等。如GB/T 3620.1—2007“鈦及鈦合金牌號和化學成分”標準規定了鈦及鈦合金產品的牌號、化學成分等,該標準中還列明了參照的國際標準ISO 5832-2和美國ASTM標準的相關內容。

            1.2 合金標準化機構

            標準化組織是制定和發布標準及技術規則的機構,執行各種功能旨在確保標準化的有效協調運作。中國國家標準化管理委員會 (SAC) 是我國負責全國標準化工作管理的政府機構,負責標準的制定及修訂工作[3]。美國的標準化工作是由民間組織根據市場需求逐步發展起來的,其管理機制的兩大支撐點就是市場驅動和民間組織。民間機構與政府機構互不相聯,但相互配合,依據相應規則發揮各自管理機制的功能。美國的絕大多數領域的標準都是由民間機構的行業協會和專業學會主導的。歐洲標準化委員會 (CEN) 是一個區域性的標準化協會,包含34個歐洲國家的國家標準化機構。德國標準化的主管機構——德國標準學會 (DIN) 是德國最大的具有廣泛代表性的公益性標準化民間機構。日本工業標準調查會 (JISC) 屬于政府標準化組織,是根據《工業標準化法》設立的全國性標準化管理機構,主要負責組織制定、審議日本工業標準 (JIS)[4]。

            世界上其他主要國家和地區頒布合金相關標準的標準化機構和代號有:美國材料與試驗協會(ASTM)、美國鋼鐵學會(AISI)、美國航天航空材料技術規范(AMS)、美國軍用規范與標準(MIL)、美國國家標準學會(ANSI)、國際標準化組織(ISO)、歐洲標準化委員會(EN)、德國工業標準化協會(DIN(EN))、英國標準化協會(BS(EN))、法國標準化協會(NF(EN))、俄羅斯標準(TOCT)、日本工業標準化協會(JIS)、瑞典標準化委員會(SIS)、瑞典金屬標準中心(MNC)等[5]。

            1.3 合金牌號的復雜性

            標準頒布機構性質不同、管理方式不同對合金牌號的命名方式也不同。世界上不同國家合金牌號的相關標準中關于同樣成分合金的牌號表示方法的規定五花八門。不同種類的合金在同一國家的標準中表示方法也不盡相同。這對檢索某種合金的相關文獻造成了困擾。

            美國對金屬與合金制訂了統一的數字代號標準,稱為“金屬和合金統一數字編號系統”,即UNS,用數字對各種有色金屬和鋼鐵材料進行統一編號。UNS制度綜合了美國有關金屬學會、貿易協會、個體用戶及制造商等目前采用的代號系統,既避免了同一種材料有幾種牌號的混亂狀況,又避免了兩種甚至多種不同的材料采用同一牌號的情況。UNS代號為索引、記錄保管、資料貯存、檢索、相互參照等提供了極大的便利[1]。但其他國家尚未建立統一的金屬牌號表示方法。

            以加工鈦及鈦合金為例。中國國家標準GB/T 3620.1—2016“鈦及鈦合金牌號和化學成分”鈦及鈦合金牌號的命名采用注冊制,牌號命名前應進行牌號注冊,統一命名,采用字母和數字表示鈦及鈦合金的牌號。牌號的第一位用“T”表示鈦及鈦合金,第二位用A、B、C表示合金的類型。A表示工業純鈦、α型和近α型合金,B表示β型及近β型合金,C表示α-β型合金。牌號中的阿拉伯數字按注冊的先后自然順序排序。相同的超低間隙合金在數字后加大寫字母“ELI”。俄羅斯的壓力加工鈦及鈦合金牌號由組合字母代號“BT”、“OT”、“AT”或“ΠT”與阿拉伯數字相結合而成。T是基體元素鈦的字母代號,B、O等與鈦及鈦合金的原研制單位有關。如為新研制合金,則應在原合金牌號的后面加數字或字母,中間需加一短橫線[6]。美國ASTM標準中沒有專用的牌號表示方法,一般由各產品標準分別規定。從產品標準中可歸納為牌號用等級單詞Grade與附加字母和順序號表示。鈦及鈦合金附加字母C表示鑄件,F表示鍛件。順序號1~4表示純鈦,5以上表示鈦合金。例如,Grade5表示加工用鈦合金,GradeC5表示鑄件用鈦合金[5]。日本鈦和高鈦合金加工材牌號用鈦元素字母代號T、產品形狀代號、抗拉強度值和加工方法代號來表示[6]。

            2. 合金牌號對照的基本原則

            鑒于合金牌號的復雜性,如何進行材料牌號的對照,對世界各國來說都是非常棘手的問題。熟悉和掌握國內外合金牌號的表示方法、標準是十分必要的。

            中國、美國、英國、法國、德國及日本等都編寫了本國與外國材料對照的參考書。在此基礎上,通過對比分析,可以找到與本國材料相對應的其他國家的材料牌號。

            材料牌號對照及其代料原則可根據化學成分、力學性能對照?;瘜W成分是表征材料最基本的數據,按化學成分對照是一種基本的對照方法,相應牌號對照主要依據金屬主成分或合金元素成分是否相同或相近而定,而不苛求各元素的含量(包括雜質元素含量) 完全相同,因此有可能一個牌號可以與兩個或兩個以上牌號相對應[2, 7]。從某種程度上來說,按力學性能的對照是一種更直接、更偏重于實用的捷徑,但當按力學性能對照時應注意各國試驗方法和取樣的不同。由于世界各國礦產資源和技術水平的不同,各國間完全相同的材料牌號是極少的,大多數也只能是相當材料或相近材料。完全按化學成分和力學性能來查找對應的國外材料牌號是困難的,也只能是近似對照。在許多手冊中對照的材料牌號絕大多數是根據其化學成分基本相同,在同一狀態下力學性能基本相同而進行的對照[7]。

            3. 合金牌號對照手冊的應用

            金屬或合金牌號對照手冊是匯集國家標準、行業標準以及各國有色金屬產品牌號的實用工具書,能幫助讀者快捷獲得金屬材料的牌號、化學成分等技術數據和用途以及相應的各國牌號對照等資料,節省查閱時間,避免漏查漏檢[5]。

            金屬及合金牌號手冊中一般列出了各國合金牌號對照表,便于讀者查找各國合金牌號。例如,中國國家標準GB/T 3620.1—2016中規定的TC4合金對應的其他國家牌號如表1所示??梢?,不同的對照手冊中關于某些具體合金的對應有可能存在分歧,這與TC4和TC4ELI合金成分接近度高有關系。對于大多數合金而言,合金對照一致性較高。對照手冊所列出的合金對照牌號為查全文獻提供了重要的參考資料。特別是不同的手冊編著者關注的國家不同,參考的對照手冊不同,有利于發現更全面的信息。


            4. 檢索技巧

            在利用合金牌號檢索制定檢索策略時,還需特別注意各個數據庫的切詞規則和檢索規則的差別,有針對性地制定檢索策略。例如,在萬方數據平臺中可選擇精確檢索和模糊檢索。以Ti6Al4V為檢索詞,精確檢索條件下只能檢索到包含“Ti6Al4V”的文獻。模糊檢索條件下,系統將其解析為“Ti AND 6 AND Al AND 4 AND V”,可檢索到包含“Ti-6Al-4V”、“Ti-6%Al-4%V”、“Ti-6wt.%Al-4wt.%V”和“TiAl6V4”的文獻。對于SCI和EI數據庫來說,以Ti6Al4V為檢索詞,系統將其切分為一個詞組,與輸入“Ti6Al4V”精確檢索效果等同,不能檢索到其他包含符號的形式。在SCI和EI數據庫中,“-”字符用于精確短語檢索,以Ti-6Al-4V為檢索詞,會檢索出包含“Ti-6Al-4V”和“Ti6Al4V”的文獻,各單詞的位置和順序與輸入的檢索詞一致,中間不會插入其他詞語。因此,合金牌號在檢索的具體應用過程中,要充分嘗試、驗證、調整檢索策略,盡可能多地覆蓋不同切詞的情況,做到即查全又查準。

            5. STN平臺中合金文獻檢索

            5.1 CA和CAS REGISTRY數據庫

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