近幾年，受全球能源危機(jī)的影響，我國(guó)在航空航天的發(fā)展過(guò)程中，對(duì)符合其標(biāo)準(zhǔn)、高強(qiáng)度、耐高溫的新型結(jié)構(gòu)材料的需求保日漸緊張，鈦及其鈦合金由于具有良好的金屬性質(zhì)，促使了這一復(fù)合材料在航空航天的領(lǐng)域中的廣泛推廣和應(yīng)用，但是也受到其加工效率和生產(chǎn)成本的制約。伴隨著鈦合金的開發(fā)和研制，鈦合金棒、鈦合金管等鈦材料品種的爭(zhēng)奪以及價(jià)格的降低，使鈦在工業(yè)建造中的應(yīng)用范圍成倍增加。在航空航天的領(lǐng)域中，鈦的使用大國(guó)基本集中在西方國(guó)家，尤其是率先完成第二次工業(yè)革命的美國(guó)、英國(guó)等國(guó)家，他們將50%以上的鈦材料運(yùn)用在航空航天的事業(yè)中。但是相比之下，亞洲國(guó)家包括我國(guó)在航空航天的領(lǐng)域中鈦的投入量只有10%左右。但是近幾年隨著亞洲國(guó)家在航空航天領(lǐng)域的飛速發(fā)展，鈦在航空航天的消費(fèi)益將會(huì)隨之增長(zhǎng)，因此這種新型的鈦合金金屬將會(huì)成為目前乃至今后我國(guó)重點(diǎn)研究的對(duì)象。

鈦合金材料在航空航天領(lǐng)域中的應(yīng)用

1、鈦在早期航天事業(yè)發(fā)展的應(yīng)用

應(yīng)用于航空、航天的鈦合金材料叫做鈦合金鑄件，其應(yīng)用范圍非常廣泛，在物件接頭，一些柳件、鑄件都有。鈦合金在制作飛機(jī)的過(guò)程中，其主要運(yùn)用在發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)部件的組成零部件上，其次是在火箭的研發(fā)以及一些武器結(jié)構(gòu)件。進(jìn)入21世紀(jì)中期，鈦及其鈦合金已經(jīng)在一般的工業(yè)領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用。

2、鈦合金材料在飛機(jī)機(jī)架的應(yīng)用

鈦合金是航空航天工業(yè)中使用的一種新的重要結(jié)構(gòu)材料，比重和使用溫度介于鋁和鋼之間，但是其比強(qiáng)度高并具有優(yōu)異的抗海水腐蝕性能和超低溫性能。20世紀(jì) 60年代開始鈦合金的使用部位從后機(jī)身移向中機(jī)身、部 分地代替結(jié)構(gòu)鋼制造隔框、梁、襟翼滑軌等重要承力構(gòu)件。隨著國(guó)防力量的不斷建設(shè)，鈦合金在軍用飛機(jī)中的用量迅速增加。在整架飛機(jī)結(jié)構(gòu)總重晝中，鈦合金的重晝就占據(jù)了20%~25%。隨著時(shí)間的推移，為了滿足社會(huì)的需求，民用飛機(jī)也開始大晝使用鈦合金，比如在波音747客機(jī)上，鈦用噩的重量達(dá)到了3600于克以上。對(duì)于那些馬赫數(shù)小于2.5的飛機(jī)，鈦的應(yīng)用主要是為了代替鋼的使用晝，從而減輕飛機(jī)結(jié)構(gòu)的重晝。又如美國(guó)SR-72系列的高空高速偵察機(jī)，它的飛行馬赫數(shù)為3.0,飛行的高度更是達(dá)到了26200米，在它的建造過(guò)程中，鈦合金是重要的結(jié)構(gòu)材料，鈦合金更是占到了飛機(jī)結(jié)構(gòu)重量的91%,被稱為“全鈦“飛機(jī)。

3、鈦合金氣壓機(jī)

當(dāng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的推重比從4~6提高到8~10的時(shí)候，壓氣機(jī)出口的溫度也將隨之相應(yīng)地從200℃~300℃增加到500℃~600℃,那么原來(lái)由鋁來(lái)制造的低壓壓氣機(jī)盤和葉片就必須要改用以鈦合金來(lái)制造或者是用鈦合金替換不銹鋼制造高壓壓氣機(jī)盤和葉片，從而達(dá)到減輕飛機(jī)結(jié)構(gòu)重量的目的。從20世紀(jì)70年代開始，鈦合金在航空發(fā)動(dòng)機(jī)中的用量一般占結(jié)構(gòu)總重量的20%~30%,主要用于制造壓氣機(jī)部件，如鍛造鈦風(fēng)扇、壓氣機(jī)盤和葉片、鑄鈦壓氣機(jī)機(jī)匣、中介機(jī)匣、軸承殼體等。而航天器主要是利用鈦合金的高比強(qiáng)度、耐腐蝕和耐低溫性能金屬特性，來(lái)制造各種壓力容器、燃料貯箱、緊固件、儀器綁帶、構(gòu)架和火箭殼體。人造地球衛(wèi)星、登月艙、載人飛船和航天飛機(jī)也都使用鈦合金板材焊接件。

4、鈦合金旋壓件的應(yīng)用

在航空航天的領(lǐng)域中，將鈦合金棒投入到航天飛行器系統(tǒng)的使用，不僅是因?yàn)殁伜辖鹁哂休^強(qiáng)的組織特性和良好的物理性能，更重要的是具備輕晝及精密化的特征。新型鈦合金旋壓件的質(zhì)量可靠性需要進(jìn)行多次試驗(yàn)的數(shù)據(jù)分析。由于鈦合金板材的成形方面極其復(fù)雜，所以使得航天703將TC4作為鈦合金板材的基礎(chǔ)，采取普旋和強(qiáng)力旋壓相結(jié)合的方法制造出新型鈦合金的半圓球體，同時(shí)將TC3和TC4作為鈦合金板材的配料，以熱旋壓作為技術(shù)手段制造出兩種新型鈦合金半球體。

5、在燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)中的應(yīng)用

在航空航天領(lǐng)域中，鈦合金還有一大主要的應(yīng)用領(lǐng)域，那就是在飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)制造中的應(yīng)用。目前為止，我國(guó)的現(xiàn)代飛機(jī)所用的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)質(zhì)量其中有1/3就是由鈦合金所組成的。但是，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)早在20世紀(jì)40~50年代，一些在工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家，比如美國(guó)和英國(guó)，這兩個(gè)國(guó)家在早期生產(chǎn)飛機(jī)的過(guò)程中就應(yīng)用了鈦合金技術(shù)來(lái)改進(jìn)噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)部件。最早的鈦合金發(fā)動(dòng)機(jī)部件就是壓縮機(jī)葉片，隨后鈦合金壓縮盤也緊跟著迅速發(fā)展。現(xiàn)如今，大多數(shù)噴氣式的發(fā)動(dòng)機(jī)所使用的風(fēng)扇葉片都是新型鈦合金制成的。

6、高溫鈦合金的應(yīng)用

由于高溫的鈦合金有著較強(qiáng)的熱強(qiáng)性和高比強(qiáng)度的特性，促使了它在航空發(fā)動(dòng)機(jī)上的廣泛應(yīng)用。高溫鈦合金在飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)上主要運(yùn)用在發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇、葉片、精密的儀表或者是導(dǎo)航儀。運(yùn)用鈦合金來(lái)替代原有的銖基高溫合金，促使壓氣機(jī)的結(jié)構(gòu)重噩降低30%~35%。多年以來(lái)，為了滿足高性能發(fā)動(dòng)機(jī)的需求，就形成了一套健全的鈦合金體系。

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