自20世紀40年代鈦進(jìn)入工業(yè)化生產(chǎn)以來(lái)，鈦及鈦合金就與航空航天器結了不解之緣，成為航空航天器制造不可或缺的材料，登上了除鋁以外用得多的第二大有色金屬，航空工業(yè)是其應用最早的大的工業(yè)部門(mén)之一，至今仍如此。航空器的一些主要結構件都是用鈦合金制的，如起落架和發(fā)動(dòng)機的關(guān)鍵零件、彈簧、襟翼導軌、氣動(dòng)系統管道和機身零件等。航空航天業(yè)已成為鈦合金最大用戶(hù)，美國的鈦材主要用于此領(lǐng)域，自2015年以來(lái)，約占使用總量的62%以上。在美國戰斗機的更新?lián)Q代中，鈦合金和復合材料使用量占比在不斷上升，第五代戰斗機F-35用鈦量達到27%，F-22戰機用鈦量則高達41%，是當前用鈦最多的戰機，其發(fā)動(dòng)機的葉輪、盤(pán)、葉片、機匣、燃燒室筒體和尾噴管等都是鈦合金材料。

當前，航空航天領(lǐng)域應用的鈦及鈦合金可分為5類(lèi)。

α型鈦合金及應用

α合金為工業(yè)純鈦及只含α穩定元素和/或中性元素的鈦合金，在美國按抗拉強度高低（240MPa～550MPa）分為4個(gè)合金：G1、G2、G3和G4。牌號越高，雜質(zhì)氧的含量越多，強度也越高，主要用于制造抗蝕性高和可焊性好的工件，如機翼前緣除冰系統的空氣加熱管、機艙環(huán)境控制系統管道、液壓管道、各種夾持和支架裝置。

Ti-5Al-2.5Sn ELI是含有鋁和錫的美國合金，俄羅斯的BT5-1合金也屬此類(lèi)合金，但對成分作了一些改變，具有良好的低溫性能，可在-250℃應用，具有好的韌性與較低的熱導率，主要用于制造低溫容器、低溫管道、液體火箭發(fā)動(dòng)機渦輪油泵葉輪。

近α型鈦合金及應用

此類(lèi)合金主要含Al、Sn、Zr以及＜2%低擴散率β穩定元素，如Mo、Nb、V、＜0.5%Si等。航空工業(yè)用的此類(lèi)合金主要有Ti-3-2.5、Ti-6-2-4-2S、Ti-1100、IMI834、BT-36。Tl-3Al-2.5V（Ti-3-2.5）合金是一種近α型美國合金，在室溫及高溫下的強度比純鈦的高20%～50%，用于飛機和發(fā)動(dòng)機液壓和燃油管路系統。航天器油壓管路采用此合金配管后，管路質(zhì)量減輕40%。

Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo-0.08Si（Ti-6-2-4-2S）是一種美國合金，用于制造壓氣機葉片，使用溫度可高達540℃，是美國RMI公司于20世紀70年代研發(fā)的，在565℃仍有高的強度、剛度、抗蠕變性能和良好的熱穩定性，廣泛用于渦輪發(fā)動(dòng)機結構件制造。

Ti-1100（Ti-6Al-2.75Sn-4Zr-0.4Mo-0.4Si-0.7O2-0.2Fe）是一種成分極復雜的近α型高溫鈦合金，是美國鈦金屬公司（Timet）于20世紀80年代研發(fā)的，其工作溫度可達593℃，已用于制造美國萊康明發(fā)動(dòng)機公司（LYCOMING）的T55-712型發(fā)動(dòng)機結構件。

英國羅-羅公司（Rolls-Royce）的Ti-5.8Al-4Sn-3.5Zr-0.5Mo-0.7Nb-0.35Si-0.06C（IMI834）合金也是一種成分極為復雜的近α型高溫鈦合金，工作溫度可達600℃，是投入使用的工業(yè)生產(chǎn)的最高溫鈦合金，主要用于制造發(fā)動(dòng)機環(huán)件、壓氣機輪盤(pán)及葉片。

俄羅斯的BT36合金（Ti-6.2Al-2Sn-3.6Zr-0.7Mo-0.1Y-5.0W-0.15Si）1992年面世，工作溫度600℃～650℃，是BT18Y合金的發(fā)展，W的加入對合金的室溫強度、蠕變和技久性有明顯的改善，提高了合金的熱穩定性。

α+β合金及應用

α+β合金是當前應用最廣泛的鈦合金，可以熱處理強化。常用的這類(lèi)鈦合金有：Ti-6Al-4V（Ti-6-4）、Ti-6Al-6V-2Sn（Ti-662）、Ti-6Al-2Sn-2Zr-2Mo-2Cr-0.2Si（6-2-2-2-2S）、IMI550（Ti-4Al-2Sn-4Mo-0.5Si）。Ti-6Al-4V合金是應用最廣與產(chǎn)量最大的鈦合金，據估算，其產(chǎn)量約占2020年鈦材總產(chǎn)量的45%以上，是一種熱處理可強化的鈦合金，常在退火狀態(tài)下應用，有良好的綜合性能，最低抗拉強度896MPa，還具有相當好的可焊性、可鍛性和成形性，是機身結構件的骨干合金，還用于制造噴氣發(fā)動(dòng)機壓縮機葉片、葉輪、起落架構件、緊固件、支架、飛機附件、框架、桁條、管道。

Ti-6Al-6V-2Sn（Ti-662）合金的抗拉強度1030MPa，屈服強度970 MPa，高于Ti-6-4合金的，抗蝕性?xún)?yōu)異，可焊性和加工性能中等，用于制造飛機機身、火箭發(fā)動(dòng)機、核反應堆零部件，近年來(lái)在鉆井設備上獲得越來(lái)越多的應用。

Ti-6Al-2Sn-2Zr-2Mo-2Cr-0.2Si合金是美國鈦金屬公司（RMI）研發(fā)的，具有優(yōu)異的強度、斷裂韌性、高溫性能，以及良好的加工成形性能和可焊性能，適于制造機身、機翼、發(fā)動(dòng)機的的厚大件，廣泛用于制造美國F-22 Raptor戰斗機的諸多構件。

Ti-4Al-2Sn-4Mo-0.5Si（IMI 550），是英國帝國金屬公司（IMI）研發(fā)的，抗拉強度1100MPa，屈服強度940MPa，使用溫度400℃，在羅-羅公司、空客公司（Airbus）的諸多航空航天器上獲得了廣泛的應用。

β合金及應用

此類(lèi)合金是強度最高的可熱處理強化的鈦合金，抗拉強度可達1240 MPa，除個(gè)別例外，β合金不用于制造高溫結構件，因為隨著(zhù)溫度的升高，β合金的強度會(huì )比α合金及α+β合金的下降更快，而且它的抗蠕變性能比近α型鈦合金的低。β合金主要用于強度要求高的航空航天器結構件，如飛機起落架零件，從波音777和787開(kāi)始，已在多款新型大型商用飛機上有較多的應用，如襟翼滑軌、彈簧、輔助動(dòng)力單元支柱（APU Strut）、滅火罐、夾子、托架、排氣管等都是它們的天下。

用于航空航天器的β鈦合金有十幾種如Ti-10V-2Fe-3Al、Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr、Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn、Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo、Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr、Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr、Ti-35V-15Cr、Ti-15Mo-2.7Nb-3Al-0.2Si。

Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al（T15-3-3-3）是美國20世紀70年代研制成功的β型亞穩定鈦合金，經(jīng)熱處理后，室溫抗拉強度1100MPa，伸長(cháng)率仍在9%以上，有優(yōu)良的軋制性能、冷成形性和可焊性，是一種理想的航空構件材料，主要用作機身結構件和航空緊固件，還可用于制造彈簧。

鈦-鋁合金及應用

鈦-鋁合金比近α型鈦合金具有更好的耐高溫性能，它含有多種金屬間化合物，主要有Al含量較少的Ti3Al和AI含量較多的TiAl合金，后者有高的耐熱性能，可在725℃應用，高于常規鈦合金的，B-747飛機發(fā)動(dòng)機低壓渦輪轉子葉片由此合金制造。

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