颁布功夫：2021-11-05点击：3514
一、钛合金在海洋工程上的利用近况及远景瞻望
㈠、引言
占地球表表积约71% 的海洋中蕴藏着丰硕的资源 ， 开发海洋、利用海洋 ，让海洋成为我们巨大财富的源泉 ， 这已成为人们多年来致力的方向之一 。但是 ，由于海水中含有约莫3.5% 的含盐量 ，因而 ， 海水拥有侵蚀性 。此表 ， 海洋中的某些生物传染也加快了海水的侵蚀 。
钛是一种物理机能良好、化学机能不变的资料 。钛及其合金强度高、比重幼 ， 耐海水侵蚀和海洋空气侵蚀 ， 能够很好地满足人们在海洋工程方面利用的要求 。经过钛业界人士和海洋工程利用钻研人员多年的致力 ， 钛已经在海洋油气开发、海港构筑、沿海发电站、海水淡化、船舶、海洋渔业及海洋热能转换等领域获得了宽泛的利用 。此刻 ， 海洋工程用钛已成为钛民用利用的重要领域之一 。
㈡、利用近况
2.1 海洋油气开发
石油是一个国度的经济命脉 。据估计 ， 世界可开采的石油资源储量为3000亿吨 ， 其中海底石油储量约为1300 亿吨 。海底石油的开发 ， 起头于20 世纪初 。它的发展经历了从近海到远海、从浅海到深海的过程 。受技术前提和资料发展的*** ， ***初只能开采从海岸直接向浅海延长的石油、天然气矿藏 。20 世纪80 年代以来 ， 在能源 ；图际踅〉拇碳は ， 近海石油勘探与开发飞速发展 ， 海洋石油开发迅速向大陆架挺进 ， 逐步形成了崭新的近海石油工业部门 。海上钻井平台是执行海底油气勘探和开采的工作基地 ， 它标志取海底油气开发技术的水平 。海上石油开采设备重要蕴含采油平台和从属设备 ， 从属设备有原油冷却器、升油管、泵、阀、接头和夹具等 。这些设备均与海水及原油中的硫化物、氨、氯等介质接触 。由于钛在这些介质中拥有优异的耐蚀性 ， 所以美国在上世纪70 年代初就在其油田中使用了钛造作的近海石油平台支柱 ， 同时用钛造作了列管式换热器和板式换热器 。钛列管式换热器利用海水作为冷却介质 ， 把从油井里抽出的高温汽/ 油混合物冷却 。钛板式换热器也是利用海水作为冷却介质 ， 把碳钢换热器内冷却原油的淡水冷却 。美国在武威油田钻井平台上约莫使用了100 个钛热互换器 。位于英国苏格兰阿伯丁的亨廷油田服务公司订购迪胙造部件听说是世界上***个钛造高压立管式竖井 ， 用于美国大陆石油公司（Conoco） 挪威的Heidrum 工程项目中 。
石油钛合金钛钻探管的使用寿命较长 ，其重量仅为不锈钢的一半 ， 而使用矫捷性却是不锈钢的二倍 ， 使用寿命为钢的10 倍 。这些优异的机能使得钛成为一种用于钻探难度较大的近圆形、且深度深的油井的***资料 。蕴含有钛钻探管的组合钻具能够极大地削减钻探功夫、降低钻探总成本 。美国的GrantPrideco 公司、RTI 能源系统公司及Torch 钻探服务公司在2000 年***将钛钻探管用于工业利用 。GrantPrideco 公司和RTI 能源系统公司共同出产和供给迪胙钻探管还配有GrantPrideco 抗委顿公司提供的钢工具接头 。这种接头的重量轻、使用矫捷性好 ，且能够使钛钻探管坚凝扎实 。
据资料报路 ， 在美国武威油田开发项目中 ， 船上浮体装置和海底固定装置的用钛量比以前有所增长 。24 台船上浮体装置和64 台海底固定装置对钛材的需要量为：安全 ；ぷ爸50 ～ 100t,衔接装置50 ～ 100t, 通用起落设备400 ～ 1000t, 钻杆1400 ～ 4200t 。海上石油开采平台生物传染引起的结构件侵蚀是相当严重的 ， 美国一家公司在开采平台上使用了钛管造成的长套管 ， 对平台上的部位进行 ； 。
在从前几年里 ， 钛合金部件在石油钻探和海滨出产作业中的利用显著增长 。钛合金部件使得石油钻探能够进入更深的水域和更深的油井 ， 蕴含更高的温度和侵蚀严重（ 即多盐） 的出产环境 。
对于这类利用 ， 从综合机能来思考 ，TC4 钛棒（Ti-6Al-4V） 基合金是***合用的 ， 且成本***低 。海水管路系统是海底石油开采不成短缺的部门 ， 由于钛对海水拥有很高的耐蚀性 ， 其使用寿命为钢系的10 倍 ， 因而 ， 钛管系的成本与Cu-Ni 系统相比是合算的 。美国活性金属公司与精密管技术公司合办了一个钛管技术公司 ， 出产一种大口径钛合金管 。这种管子所使用的合金是TA18（Ti-3Al-2.5V） 合金 ， 口径为650mm, 壁厚为22 ～ 25mm, 长度为350m, 一根管子重达80 ～ 90t, 打算用于海底石油开采 。美国另一家公司利用长度为15m、表径为600mm、壁厚为25mm 的无缝钛合金管通过挤压步骤造成了近500m 长的竖井管 ， 已经用于一个近海钻井平台 。据称 ， 这种竖井管的重量能够减轻一半 ， 从而大大降低压载成本 ， 另表 ， 还拥有很高的断裂韧性和较长的委顿寿命 。
实际证明 ，Ti-6Al-4V（Gr.5_TC4） 合金是钻井管的***佳资料 ， 作为钻井利用 ，屈服强度和委顿强度是***重要的 ， 因而 ，两种出格低间隙元素的Gr.5 合金合用于比力关键的动态提升装置 。当使用温度超过75 ～ 80℃时 ， 为了预防缝隙侵蚀或应力侵蚀 ， 使用含钌的Gr29 合金 。
***常用的部件蕴含海滨钻井提升装置、钻探管、锥形应力接头（TSJ） 和钛/ 钢混合提升装置 。
钛泵、阀、接头、紧固件、夹具和零配件等幼型钛部件在石油开采平台上已经宽泛使用 。国表海上石油勘探测井仪器表壳上也大量使用了钛合金 。
2.2 海港构筑
钛材表表有一层厚度不超过10nm的氧化膜 ， 它在侵蚀环境中极度不变 ，对空气、海水及海洋环境拥有优异的耐蚀性 ， 是目前***能适应各类海洋环境的原资料 。日本大力进行海洋开发 ， 如本洲到四国的大桥、东京湾横跨路路、关西机场、浮式储油基地等 。日本建设省和钢铁俱乐部在大井川洋面进行的露出试验以及运输省和钢管桩协会在波崎漂沙栈橇髋赡各类防腐露出试验等的调查汇报也都显示了钛是***相宜的资料 。钛除了拥有优异的防腐机能表 ， 还拥有海水环境下溶出离子极少 ， 无毒性 ， 不用不安传染环境蹬着点 。日本还建造了一个超大型浮式海洋构筑物 ， 在海水冲刷处使用了钛钢复合材 ；在东京湾横跨公路的建设中使用了钛材做桥墩的防溅躯干 ， 每个桥墩的用钛量为0.9t 。已经使用或打算中的大型浮式海洋构筑有机场、港湾物流基地、体育设施等等 。
2.3 沿海发电站
海水的综合利用是海洋工程中的重要项目之一 ， 沿海发电站凝汽器是利用海水量较大的设备 。沿海电站用钛重要是凝汽器用钛 。由于冷凝器是用海水做冷却水的 ， 而海水中含有大量的泥砂、悬浮物质、海生物和各类侵蚀性物质 ，在海水与河水交替变动的淡盐水中的情况更为严重 。传统的凝汽器是用铜合金管 ， 这种铜合金管在海水中因各类侵蚀 ， 时时遭到严重粉碎 。钛在海水 ， 出格是传染海水中拥有优良的耐蚀性 ， 耐海水的高速冲刷侵蚀机能尤为凸起 。
2.4 海水淡扮装置
“水是性命之源” 。目前 ， 水资源不足成为困扰全世界的问题 。世界上约25% 的人丁没有充足的饮用水资源 。世界上的陆地河道、地下水资源已远远满足不了工业发展的必要 ， 因而 ， 将来海水淡化将是人类解决淡水资源的有效的步骤 。
从国内表海水淡化的发展来看 ， 重要由两种步骤：蒸馏法和反渗入法 。前者是将海水加热使其汽化 ， 而后将蒸汽冷凝而获得淡水 。后者是将海水加压 ，使其中的淡水透过一种特殊的膜而将盐分截留获得淡水 。早期的海水淡扮装置使用铜合金、碳素钢等资料 ， 因这些资料不耐海水侵蚀 ， 出产效能低 ， 很快被耐海水侵蚀机能优异迪胙所包办 。在海水淡化中 ， 钛的重要利用是淡扮装置的加热器传热管 。海水淡扮装置的重要出产国是美国和日本 。到2004 年 ， 全世界已建和在建海水淡扮装置已有15000多台 ， 日产淡水约3200 万吨 。日本公司为沙特建造日产淡水3 万吨的蒸馏法装置10 台 ， 用钛管3200 吨 ， 均匀日产1 万吨的装置 ， 需用钛107 吨 。
我国的天津、山东等地均建有或在建海水淡扮装置 。如天津市海水淡化的初步规划是到2007 年日产淡水量达50万吨 ， 到2010 年达到70 万吨 。预计天津和山东的海水淡化工程用钛量约莫是250 吨 。
2.5 船舶
钛及其合金在海水及海洋空气中耐侵蚀 ， 且比重轻、强度高、抗冲击、无磁、透声、膨胀系数幼 ， 被以为是优良的船舶资料 。近年来 ， 钛在船舶上的利用备受人们的关注 。列国水师和船舶工业对钛在船舶上的利用钻研也十吩祺重 ， 研造出了很多商标的船用钛合金 。钛及其合金在船舶中的利用极度宽泛 ， 如船体结构件、深海调查船及潜艇耐压壳体、管路、阀、船舵、轴托架、配件、动力驱动装置中的推动器和推动器轴、热互换器、冷却器、船壳声呐导流罩等等 。
钛在舰船壳体上***利用是前苏联的α 级潜水艇 。随后 ， 钛被用于人为或者无人驾驶的深海钻研及深海增援潜水艇 。通常的结构件用工业纯钛 ， 压力容器用Ti-6Al-4V 合金 。据资料报路 ，船体结构用钛不只能够减轻船体自身重量 ， 增长有效载入重量 ， 并且能够削减守护、耽搁船舶的使用寿命 。铝合金、软钢等船体结构材 ， 通常10 年就要守护 ， 而钛材险些不必要守护建理 ， 寿命也可从通常的20 年左右耽搁到30 ～ 40年 。
日本在深海调查船用钛合金方面的钻研卓有成效 ， 在“深海6500”可包容3 名操作员的耐压仓中险些全数都使用了钛合金资料 。这是三菱重工业神户造船厂长功夫致力的了局 。潜艇用钛量较大 ， 如一艘下潜深度900m 的核潜艇的用钛量高达3500t 。
2.6 海洋渔业
据报路 ， 日本渔业已经由捞鱼向鱼类养殖业转变 ， 狮鱼、比目鱼、鳗鱼等已实现人为养殖 。在人为养殖技术中 ，大量使用了钛金属网和维持肯定海水温度迪胙管式热互换器 。我国福建沿海一带地域实现了人为养殖石斑鱼 ， 所用迪胙板式养殖筐对养殖石斑鱼带来了极好的效益 。
2.7 海洋热能转换
海洋中蕴藏着巨大的能量 ， 如潮汐能、波浪能、温差能、海流能和盐差能等等 。随着世界能源的日益紧缺 ， 人们对海洋能源进行开发和利用的兴致会更大 。已钻研和开发了温差发电和潮汐发电项目 。温差发电的道理是利用海洋表表温度较高的海水将氨或者氟里昂汽化来驱动涡轮机动弹发电 ， 再用海洋深层的低温海水将汽化的氨或者氟里昂冷却 ， 组成一个不休循环的热机系统 。
温差发电的重要设备是蒸发器、凝缩器及海水吸管、环路等 ， 要求设备不仅要耐侵蚀 ， 并且还要耐氨和氟的侵蚀 ， 钛及其合金不只拥有优良的耐海水侵蚀机能 ， 并且还耐氨和氟的侵蚀 ， 所以钛是***梦想的资料 。
美国、日本的温差发电站上都使用了钛管式蒸发器和凝缩器 ， 获得了优良的成效 。
㈢、远景瞻望
海洋工程作为新兴迪胙的民用市场 ， 近年来发展很快 。随着世界能源 ；慕徊郊泳 ， 世界列国将投入大量的人力和物力开采海底石油资源和其它矿物资源 ；全球性淡水日益不足的趋向中 ， 各个沿海国度都将利用海水来造取淡水 ；何况 ， 各军事大国的水师设备竞争日益强烈等等 ， 这些都离不开钛脊合金资料 。因而 ， 钛及其合金在海洋工程上的利用会越来越宽泛 。预计海洋工程用钛有望成为钛材的一个较大的利用市场 。
二、钛合金民用健全产品市场情
1、目前市场情况
目前 ，国内表餐具、炊具资料宽泛使用的是铁、铝、不锈钢这些资料 ，在使用中对人体都或多或少会产生一些不利于健全的成分：
①铁锅：到了菜里的铁 ，是三价铁 ，人体是不能吸收 ，人体只能吸收二价铁 。
②铝锅：在高温酸、碱前提下会有铝溶出 ，引发铝中毒 ，是不安全的 。国际卫生组织明文不容铝锅接触含有盐类的食品使用 。
③不粘锅：大部门是选取“特富龙”
涂料 ，美国当局指控它是致癌物质 。特富龙在高温下 ，会开释出十几种有害气体 ，导致一些呼吸路敏感的动物殒命 。
但这些气体对人体的毒害作用还没有确定 。
④搪瓷餐具：涂在搪瓷制品表层的现实上是一层搪瓷质 ，含有硅酸铝一类物质 。由于翻炒的碰撞摩擦 ，极易造成破损 ，使硅酸铝一类物质便会转移到食品中去 。
⑤陶锅、砂锅：潜在风险重要有两方面：一是土砂锅的釉质 ，二是“伪紫砂” 。“伪紫砂”增长铁红粉、二氧化锰等化学颜料配造加工而成 ，用化工造剂进行增色造作而成 ，而非真正紫砂 。
2、钛健全产品优势
钛健全产品的优势是在钛金属表表生有一层牢固的氧化钛化合物薄膜 ，化学性质极其不变 ，甚至酸中的“王水”都何如不了它 。钛锅在烹饪时不与食材发生化学反映 。所以能烹饪出食材的原汁原味 ，纯钛锅是***能够用来煎中药的金属锅 。
在美国和日本 ，人们称钛锅是美味锅 ，原汁原味的美味就是健全元素 。
钛锅的热职能优异：能低温、急剧、低油脂的烹饪出绿色佳肴 ，***大限度的保留食材的营养成分和口感 。高营养的绿色食品是健全元素 。
钛造餐具、炊具的使用优势体此刻以下几个方面：
⑴强防侵蚀性：比不锈钢更耐侵蚀 ，即便盛装侵蚀性***强的“王水”（浓硫酸与浓硝酸的混合物）也毫无锈迹 ，长功夫烹煮和存放酸性和碱性的食品也不会产生金属异味 ，还能够用来煲中药 。
其它金属的锅具无法做到这一点 。
⑵高硬度：比不锈钢的硬度高好多 ，耐磨、耐刮 ，半永远使用 。
⑶重量轻：太太使用很轻松 ，重量只有铁锅的一半 ，使用轻便 。
⑷无需保养：丈夫使用很安心 高温烧不坏 ，摔不坏 ，无需保养 。
⑸抗菌性：拥有天然的光触媒抗菌成效 ，在天然光线下拥有天然的抗菌作用 ，卫生、无细菌传染 。
⑹不粘成效：优良的不粘成效 ，和铁锅相当 ，但不能齐全不粘 。
⑺节能：省季节能 ，传热速度是铁锅的7 倍 ，是复合底钢锅和合金锅的数十倍 ，炒菜节俭能源 。
⑻生物亲合性：是人体亲和金属长功夫接触也不会过敏 ，医疗上已取代不锈钢作为“人骨”植入人体内 。
⑼使用领域：能够使用火炉和陶磁炉⑽健全性：99.75％高纯度迪胙金属造成无涂层 ，是***健全安全的金属锅具 。
⑾表表不粘性：电解研磨越发***彻底 ，不存在机械抛光遗留的有害粉尘颗粒 ，电解研磨迪胙锅出现轻微的凹凸表表 ，能够提升传热速度和不粘性 。
⑿多人眼中的形象：在公家眼中钛是用来做航天飞机、核反映堆、首饰、眼睛架高尔夫球棍等***品 。
钛金属占有这样***的个性 ，同时钛也是极度难以加工的金属 。对钛加工技术和加工伎俩的相识和意识造约了有关企业进入这一领域 ，到目前 ，国内钛造餐具、炊具还是一块***地 ，在期待有识之士的开发 。本项目技术出产迪胙造餐具、炊具克服了纯钛金属难展示艺术性的难度和美感的刻板印象 ，并有着鲜艳的色彩 ， 让科技与生涯工艺***结合 。使千家万户真正体味到“要健全 ，用钛锅！
钛合金构筑装璜资料利用介绍
金属资料用于构筑 ，出格是屋顶 ，首吓爪用的是铜 ，顺次开发使用的是表表处置过的钢板、铝、不锈钢和钛 。随着国民经济的持续发展和人民生涯水平的不休提高 ，人们对城市构筑物的要求 ，出格对构筑物的美观性要求越来越高 。
近年来构筑师钻营使用比传统资料更***的新型构筑资料 。钛金属拥有很多极度优异机能 ，齐全满足对构筑资料的很多特殊机能要求 ，因而倍受构筑师和构筑业的青睐 。
日本是首先将钛利用于构筑物的国度 ，也是在构筑物上利用钛***多的国度 。
其重要是利用于构筑物的屋顶 ，以及大厦幕墙、港口、桥梁、隧路、表壁、门牌、栏杆、管路等 。英国、法国、美国、西班牙、荷兰、加拿大、比利时、瑞士均有构筑物使用钛金属作屋顶和幕墙的范例 ，瑞典、新加坡和埃及等国度也在一些新构筑上起头使用钛金属 。1997 年西班牙毕尔巴鄂市的古根海姆博物馆就是选取钛金属板机关出去曲面的构筑造型 。阿布扎比机场也选用了钛 ，且用量几百吨 ，该机场是世界上***将钛作为构筑结构资料使用的机场 。
我国***先提出利用钛金属的构筑是国度大剧院 ，***吓爪用的是荆门大剧院 。
利用钛金属的构筑还有中国有色工程设计钻研总院大门厅、荆门临平东来***阁、上海马戏杂技场屋顶和大连圣亚极地世界等 。用于城市雕塑的有陕西省宝鸡市河边公园内迪胙雕塑“海豚与人”、河北省晋城市中心广场迪胙雕塑“乾坤球”、陕西省宝鸡市步行街迪胙雕塑“雄鸡报晓”等 。
我国钛金属出产技术根基成熟 ，出产设计规模很大 ，但销售市场不大 ，经济效益不梦想 ，重要是短缺客户中意的技术经济机能好的产品 。我国目前的构筑用钛近况如下：
1、产品单一：作为结构资料 ，没有足够的种类以供使用者选择 。作为表表装璜资料 ，目前我国没有形成较大迪胙表表处置规模出产企业 ，加工还停顿在手工作坊出产方式阶段 ，这不利于大面积使用钛作为装璜用材 。
2、品位低：没有较高品质的产品 ，更没有钛及有关复合伙料的大量供给 ，只能出产一些模型、城雕、工艺品等 ，没有品位较高的表表装璜资料及其出产伎俩 。
3、价值高：由于没有不变的高品质的产品 ，不成能有大面积的宽泛利用 ，导致使用量幼、价值高 ，更不利于推广使用 。
4、设计者成分：我国没有类似职业培训造度 ，新资料发现后没有在构筑设计师思想中贮存下来 ，导致在构筑原创设计图很少把钛金属设计进去 ，用处就显然少了 。
近年来随着全球海西化的进展以脊原资料价值不休着落 ，钛在构筑、装璜领域的需要量和利用领域在不休拓展 ，预计今后几年在构筑、装璜行业钛材需要量将达5000 吨以上 ，海洋工程和海岛建设钛材需要量将达5000 吨以上 ，造船工业用钛量将达5000 吨以上 。
而我国此刻还没有一家***从事构筑装璜用钛材出产企业 ，只是将工业用资料单一的利用于民用领域 ，与市场和行业需要差距较大 ，急需成立***化出产线 ，满足这一领域的各项***化需要 。
钛是目前能大量出产的、价值***低的、险些齐全不被海水侵蚀的金属 。作为构筑资料 ，钛材的反射率较幼 ，并出现淡银灰色 ，占有迷人的金属天然光泽 。
宝鸡钛产业钻研院将出产构筑装璜用钛材 ，重要是利用于构筑物的屋顶 ，其次是大厦的幕墙、港湾设施、桥梁、海底隧路、表壁、装璜物、幼配件类、立柱装璜、表装、留想碑、标牌、门牌、栏杆、管路、防蚀被覆等 。项目利用国内现有钛板、钛卷带为原料 ，选取整形抛光、压花技术 ，使板材表表光亮 ，色泽一致并拥有金属斑纹 ；选取大面积板材阳极氧化着色技术 ，为板材表表着色 ，形成多彩色彩 ，满足构筑、装璜类资料的需要 。
航空用钛合金钻研进展
钛元素散布比力宽泛 ，其含量超过地壳质量的0.4% ，全球探明储量约34 亿吨 ，在所有元素中含量居第10 位（氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁、氢、钛） 。
美国科学家在1910 年选取“钠法”（钠还原TiCl4）***早获得金属钛 ，但是钛工业并没有随着钛的发现立即得以发展 。
直到第二次世界大战后的1948 年 ，卢森堡科学家发现的“镁法”（镁还原TiCl4）在美国用于出产之后钛工业才起头起步 。
钛比钢密度幼40% ，而钛的强度和钢的相当 ，这能够提高结构效能 。同时 ，钛的耐热性、耐蚀性、弹性、抗弹性和成形加工性优良 。由于钛具备上述个性 ，从一出现钛合金就利用于航空工业 。1953 年 ，美国路格拉斯公司出产的DC-T 机发起机防火壁和短舱上***使用钛材 ，起头钛合金利用于航空的汗青 。
航天飞机是***重要的、利用领域***广的航空器 。钛是飞机的重要结构资料 ，也是航空发起机电扇、压气机轮盘和叶片等重要构件的***资料 ，被誉为“太空金属” 。飞机越先进 ，钛用量越多 ，如美国 F22 ***机用钛含量为41%（质量分数） ，其F119 发起机用钛含量为39% ，是目前用钛含量***高的飞机 。钛合金钻研发源于航空 ，航空工业的发展也推进了钛合金的发展 。航空用钛合金的钻研一向是钛合金领域中***重要、***活跃的一个分支 ，但其发展也极其艰苦 ，如人们破费十几年的精力克服航空发起机用钛合金的“热障”问题 。
本文从合金基体相组成角度对钛合金进行归类 。以飞机为航空器的代表 ，着重介绍钛合金在航空发起机、飞机机身、航空紧固件等方面的利用钻研情况 。***后 ，分析航空用钛合金发展过程中存在的问题 。
1 钛合金的分类
美、英、俄、法、日等国钛合金的分类多为厂家自定 ，名目繁多 。某些公司直接选取元素的化学符号和数字包办所加合金元素及其含量定名 ，如Ti-6Al-4V（相当于我国的TC4） ，列国商标对照及化学成分如表1 所列 。按相组成钛合金可分为：密排六方结构（HCP）的α 型钛合金（蕴含近α 型合金）—即国内商标TA、两相混合的α+β 型钛合金—即国内商标 TC 和体心立方结构（BCC）的β 型钛合金（蕴含近β型合金）—即国内商标为 TB 。
1.1 α 型钛合金
退火状态以α 钛为基体的单相固溶体合金为α 型钛合金 ， 它重要含Al、Sn 等元素 。Al 能增长合金的抗拉和蠕变强度 ，减幼钛合金的密度 ，提高比强度 ，是钛合金中重要的合金元素 。为了***大限度地阐扬铝的固溶强化作用 ，预防因过量Al 引起合金脆化 ，高温钛合金的合金化工作应遵循ROSENBERG 提出确当量经验公式 ，只有这样能力保障合金在提高耐热强度的同时维持优良的热不变性 。α 钛合金中的这些元素通过在相变温度下抑造相变或者提高相变温度而起到不变作用 。与β 型钛合金相比 ，α 型合金拥有优良的抗蠕变机能 ，强度、可焊性以及韧性 ，是高温下使用的***合金 。同时 ，α 型合金不存在冷脆性 ，它也适合在低温环境中使用 ，扩大了其利用领域 。α 型合金铸造性较差 ，容易产生铸造缺点 ，可通过削减每路次加工率和频仍热处置来节造铸造缺点 。α 基体为不变相 ，对于给定成分合金而言 ，其机能变动重要是晶粒大幼的变动 ，由于屈服强度和抗蠕变强度均与晶粒大幼、变形时贮存的能量有关 。α 型钛合金不能通过热处置来提高强度 ，退火后强度根基无变动或少有变动 。有些合金含有较多的 Al、Sn、Zr 及少量的β 不变元素（通常幼于2%） 。只管这些合金中含有β 相 ，但基体重要由α 相组成 ，在热处置敏感性和加工机能上都与α 型合金很靠近 ，被称为近α 型钛合金 。近α 型合金是在人们意识到选取固溶合金元素强化α 基体能够得到高的蠕变强度基础上开发的 ，大无数近α型合金因拥有较好的热不变性 ，此刻已成为高温钛合金的重要合金种类 。它的强化机造是β 相中原子扩散快 ，易于发生蠕变 ，β 不变元素还有抑造α 相脆化的作用（即延缓α 中形成有序相的过程） 。
常见的α 型钛合金（蕴含近α 型合金） 有Ti811（Ti-8Al-1Mo-1V）、Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V、Ti-679（Ti-2.25Al-11Sn-5Zr-1Mo-0.25Si）、BT18（Ti-7.7Al-11Zr-0.6Mo-1Nb-0.3Si） 和Ti6242S（Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo-0.1Si）等 ，其成分和机能如表2所列 。
1.2 α+β 型钛合金
为提高钛合金的强度和韧性 ，人们研造出α+β 型钛合金 。与其他钛合金相比 ，α+β 合金中同时参与α 不变元素和β 不变元素 ，使α 和β 相得到强化 。α+β 合金拥有良好的综合机能 ，如其室温强度高于α 合金的 ，热加工工艺机能优良 ，能够进行热处置强化 ，因而合用于航空结构件 。α+β 型钛合金退火组织为α+β 相 ，β 相含量通常为5%~40% 。但其组织不够不变 ，使用温度***高只能到500℃ ，焊接机能和耐热性低于α 型钛合金 。
α+β 型钛合金重要有TC4（Ti-6 A l - 4 V ） 、T C 6 （ T i - 6 A l - 1 . 5 C r -2.5Mo-0.5Fe-0.3Si）、TC11（Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si）、TC17（Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr）、TC19（Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo）和TC21（Ti-6.2Al-2.8Mo-2Nb-2Sn-2.1Zr-1.3Cr）等 。其中TC11 合金也被称为近β 合金 。
ZHOU 提出了一种TC11 合金加工工艺 ，先将合金在低于β- 转变温度15°下进行热处置 ，随后急剧水冷 ，再经过高和善低温增韧强化热处置 ，获得一种新的显微组织 。这种新组织基体由15%等轴α 晶粒、50%~60% 层状α 晶粒和已转变实现的β 晶粒组成 。其钻研了局显示该合金阐发出较高的抗委顿机能 ，较长的蠕变委顿寿命 ，高韧性和良好的高温服役机能 ，并且不降低塑性和热不变性 。
并且对该新工艺和强韧化机理的尝试道理进行了会商 。该加工工艺现实利用的关键问题就是对温度的正确节造 。
这种TC11 钛合金加工工艺已利用于出产靠得住的航空发起机压气机盘、旋转子和其他部件 。
1.3 β 型钛合金
β 不变元素含量足够高 ，且固溶处置后急剧冷却β 相保留至室温得到的合金称为β 型钛合金 。依照不变状态组织类型分类 ，β 钛合金可分为不变型β 钛合金 ，亚稳型β 钛合金 ，如图1所示 。在图1 中 ，MS 为马氏体相变温度线 ，βC 为亚稳型合金的β 不变元素***低含量 ，βS 为不变型合金β 不变元素***低含量 。
β 合金在固溶状态下冷成形机能优良 ，并且淬透性和热处置响应性也良好 。
常用的热处置步骤是先固溶处置 ，而后在 450~650℃时效 ，合金原β 基体上会析出藐幼的α 相 ，形成弥散散布的第二相 ，这就是β 合金的强化机理 。由于β 钛合金比其他类型钛合金在时效时析出更多的α 相 ，含有更多的α-β相界面故障位错活动 ，因而β 钛合金的室温强度***高 。
金属资料在变形和断裂过程中吸收能量的能力称为韧性 ，资料吸收的能量越多 ，韧性也就越好 。断裂韧性是暗示资料韧性的指标 ，反映资料对裂纹和其他敏感缺点扩大的抵抗能力 。通常来说 ，钛合金的断裂韧性和强度呈反比趋向 ，即强度提高的同时断裂韧性降落 。钻研β 钛合金在航空航天工业的利用 ，必要设计同时具备优良强度和断裂韧性的显微组织以及加工工艺和热处置造度 。合金成分和显微组织是决定β 钛合金断裂韧性的两个重要成分 。合金成分决定合金中β 相的数量 ，也决定合金的类型和断裂韧性 。显微组织的状态、数量、体积同样影响合金断裂韧性的凹凸 。付艳艳等以为β 钛合金的β 不变元素和中型元素Zr 能够提高合金的强度 ，降低断裂韧性 。藐幼的β 晶粒并不能有效提高时效态β 钛合金的强度 ，会降低Ti-15-3 合金的断裂韧性 ，但对β-C和Ti-1023 合金的断裂韧性无显著影响 。
时效态β 钛合金的强度重要取决于时效析出的次生α 相的含量和尺寸 ，在含有同样初生α 相的情况下 ，藐幼的次生α 相能够显著提高合金的强度 。
初生α 相的粗化以及初生相从球状转变为片状会导致β 钛合金塑性降低 ，断裂韧性提高 。β 钛合金的双态组织拥有优良的强度、塑性和韧性的匹配 。
β 钛合金之所以得到宽泛的利用 ，也是由于其时效后拥有其他类型迪胙合金无法比力的高强度和高塑性优势 。同时 ，β 钛合金所拥有的可热处置强化性和深淬透能力使得它逐步包办α+β两相钛合金成为用于飞机机身和机翼的***结构资料 ，在航空航天工业中阐扬着越来越重要的作用 。
2 航空用钛合金的发展及利用
20 世纪50 年代 ，军用飞机进入超音速时期 ，原有的铝、钢结构已经不能满足新的需要 ，钛合金刚好在这个时辰进入了工业性发展阶段 。钛合金因密度幼、比强度高、耐蚀、耐高温、无磁、可焊、使用温度领域宽（269~600℃）蹬着异机能 ，并且可能进行各类零件成形、焊接和机械加工 ，在航空领域很快得到宽泛利用 。20 世纪50 年代初期的军用飞机上起头使用工业纯钛造作后机身的隔热板、机尾罩、减速板等受力较幼的结构件 。20 世纪60 年代 ，钛合金进一步利用到飞机襟翼滑轧、承力隔框、中翼盒形梁、起落架梁等重要受力结构件中 。到20 世纪70 年代 ，钛合金在飞机结构上的利用 ，又从战斗机扩大到军用大型轰炸机和运输机 ，并且在民用飞机上也起头大量选取钛合金结构 。
进入20 世纪80 年代后 ，民用飞机用钛逐步增长 ，并已超过军用飞机用钛 。飞机越先进 ，钛用量越多 。表3~5 所列别离为美国第3 代、第4 代战斗机及先进轰炸机、运输机用钛材的质量分数 、通常飞机使用迪胙合金种类和空客飞机钛合金和复合伙料的用量 。由表5 可知 ，空客A380 飞机上迪胙材使用量已达10% ，钛材已经成为现代飞机不成短缺的结构资料 。凭据用处罚歧 ，可将航空用钛合金分为飞机发起机用钛合金、飞机机身用钛合金和航空紧固件用钛合金 。近年来 ，人们对航空用钛合金在上述 3 个方面的利用进行了深刻钻研 。
2.1 航空发起机用钛合金
发起机是飞机的心脏 。发起机的电扇、高压压气机盘件和叶片等动弹部件 ，不仅要接受很大的应力 ，并且要有肯定的耐热性 。这样的工况前提对铝来说温度太高 ；对钢来说密度太大 。钛是***佳的选择 ，钛在300~650℃温度下拥有优良的抗高温强度、抗蠕变性和抗氧化机能 。同时 ，发起机的一个重要机能指标是推重比 ，即发起机产生的推力与其质量之比 。***早发起机的推重比为2~3 ，此刻可能达到10 。推重比越高 ，发起机机能越好 。使用钛合金代替原镍基高温合金可使发起机的质量降低 ，大大提高飞机发起机的推重比 。钛在飞机发起机上的用量越来越多 。在国表先进航空发起机中 ，高温钛合金用量已占发起机总质量的25%~40% ，如第3 代发起机F100 迪胙合金用量为25% ，第4 代发起机F119 迪胙合金用量为40% 。
航空发起机部件要求钛合金在室温至较高的温度领域内拥有很好的瞬时强度、耐热机能、悠久强度、高温蠕变抗力、组织不变性 。β 型和近β 型钛合金只管在室温至300℃左右拥有高的拉伸强度 ，但在更高的温度下 ，合金的蠕变抗力和耐热不变性急剧降落 ，所以β 型钛合金很罕用于飞机发起机 。α 型和近α 型钛合金拥有优良的蠕变、悠久机能和焊接性 ，适合于在高温环境下使用 。
α+β 型钛合金不仅拥有优良的热加工机能 ，并且在中高温环境下还拥有优良的综合机能 。因而 ，α 型、近α 型和α+β 型钛合金被宽泛利用于航空发起机 。表6 所列为世界列国研造的飞机发起机用钛合金 。
目前 ，航空发起机用高温钛合金的***高工作温度已由350℃提高到600℃ ，可能满足先进发起机对资料的需要 。经过世界列国钛合金钻研者半个世纪的致力 ，研造出 Ti811（Ti-8Al-1Mo-1V）、Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V、Ti-679（Ti-2.25Al-11Sn-5Zr-1Mo-0.25Si）、TC6（Ti-6Al-1.5Cr-2.5Mo-0.5Fe-0.3Si）、TC17（Ti-5Al-4Mo-4Cr-2Sn-2Zr）、TC19（Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo）、TC21（Ti-6.2Al-2.8Mo-2Nb-2Sn-2.1Zr-1.3Cr）、Ti1100（Ti-6Al-2.75Sn-4Zr-4Mo-0.45Si）、IMI834（Ti-5.8Al-4Sn-3.5Zr-0.7Nb-0.5Mo-0.35Si-0.06C）等合金 。
Ti811（Ti-8Al-1Mo-1V） 合金拥有密度低、弹性模量高、振动阻尼机能良好、热不变性好、焊接机能和成型机能好等诸多利益 ，其比刚度是所有工业钛合金中***高的 。赵永庆等对Ti811合金热不变性和高温委顿机能等问题进行深刻钻研 ，钻研显微组织和试样表表状态对Ti811 合金热不变机能的影响 。了局批注：拥有等轴组织和双态组织的Ti811 合金有很好的热不变机能 ；针状组织的存在使Ti811 合金热不变机能恶化 。此表 ，钻研以为Ti811 合金在425℃热露出下 ，表表氧化层及露出功夫对合金的热不变机能没有显著影响 。
高广睿等利用高频委顿尝试机和自造高温微动委顿装置钻研温度、位移幅度、接触压力等成分对Ti811 钛合金高温微动委顿（FF）行为的影响 。了局批注：
在350℃和500℃的高温下 ，Ti811 合金微动委顿敏感性随着温度的升高微动委顿的敏感性加强 ，蠕变是高温下Ti811合金FF 失效的重要影响成分 ，位移幅度变动影响委顿应力成分和磨损在FF 过程中所起作用和机造 。
Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V 是前苏联20世纪60 年代研造成功的一种通用性合金 ， 该合金可能在300~500 ℃ 温度下工作 ，重要用于出产飞机发起机匣 。
OUYANG 等在钻研Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V钛合金分歧温度和应变速度下的再结晶行为方面做了大量工作 。钻研了局批注：
在变形温度高于1050℃、应变速度低于0.01s-1 时 ，合金的动态再结晶机造以不陆续动态再结晶为主 ；在变形温度低于1050℃、应变速度高于0.01s-1 时 ，合金的动态再结晶机造以陆续动态再结晶为主 ，同时存在少量的不陆续动态再结晶 。此表 ，Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V 合金相变时的位向关系与其他钛合金有所分歧 ，HE 等对影响该合金相变位向关系的成分进行钻研 。了局批注：表部成分（如变形应力、应变速度和冷却速度）在β → α 阶段转换遵守Burgers 位向转换规定 。然而 ，应变速度和冷却速度能显著影响α 沉淀相的状态 。
Ti-679 合金为低铝高锡 ，再增长锆、钼、硅等合金元素而得到的 ，可用作发起机高压压气机叶片和盘 。在它的合金元素中 ，铝的作用是提高合金强度 ，但易导致塑形变差 ，用低铝高锡共同 ，能够获得较好的塑形和强度 ；钼的作用是预防形成过多的β 相 ，使蠕变强度降落 ；而锆的作用是补充强化α 相 。Ti-679合金的抗蠕变机能和热不变性都比力好 ，其工作温度可达450℃ 。
TC6 钛合金的热强性和热不变性优良 ，它在高温下的力学行为与微结构的变动引起全世界钻研者的宽泛关注 。白新房等对TC6 钛合金进行990℃保温热处置 ，钻研保温过程中氧原子、合金元素散布变动对内表层组织及硬度的影响 。了局批注：在990℃热处置后试样内表层富氧α 层从边部到基体内部显微硬度出现低- 高- 低的变动法规 ，在距边部约55μm 处达到***大值449HV1 。内表层显微硬度的变动是由于氧化作用而导致内表层合金元素散布变动和氧原子的富集引起的 。孙坤等钻研 4种典型组织TC6 钛合金试样在高应变率加载前提（1×103s-1）下的动态力学行为 。了局批注：分歧组织TC6 钛合金的流变应力随应变增长急剧增长 。
TC17 钛合金是一种富β 不变元素的过渡型两相钛合金 ，该合金在中温（300~450℃）拥有抗蠕变机能高 ，淬透性好、断裂韧度高蹬着点 ，宽泛用于造作航空发起机电扇盘、压气机盘 。作为两相钛合金 ，TC17 能够通过热处置调整其显微组织 ，进而提高综合力学机能 ，其尺度热处置工艺为：（840℃ ，1hAC）+（800 ℃ ，4hWQ）+（630 ℃ ，8hACTC4） 。孙晓敏等钻研激光溶解沉积TC17 钛合金原态及固溶时效后的显微组织 。了局批注：当固溶温度从 800℃升高到835℃时 ，初生α 相体积分数由 53% 削减到34% ，时效表态片层显著增粗 ，宽 0.7~0.8μm ，次生α 相含量伴随固溶温度升高逐步增多 。TC19钛合金是20 世纪美国开发的一种富β的α+β 型钛合金 ，是在Ti-6242 合金（Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo） 基础上发展而来 ，是一种高强度高韧性钛合金 。与Ti-6242 合金相比 ，TC19 钛合金提高Mo 含量 ，使室和善高温拉伸机能得到改善 。而Sn 和Zr 的参与 ，使该合金的相变行为变得非 ；郝 。朱宝辉等钻研分歧铸造工艺造备的TC19 钛合金棒材 。了局批注：通例铸造工艺和高- 低-高铸造工艺均可用来铸造TCl9 合金棒材 ，但选取高- 低- 高铸造工艺得到的棒材的力学机能优于通例铸造工艺 。
TC21 合金是我国自行研造的拥有独立知识产权的新型两相高强韧钛合金 ，在航空、航天领域作为重要的结构资料使用 。人们对该合金的冷却速度、热处置和组织机能的关系先后发展了较多钻研 。王义红等提出：当冷却速度大于122e/s 时 ，β 相转变形成正交马氏体 ，冷却速度介于 122~3℃ /s 之间时 ，发生块状转变 ，冷却速度持续降低 ，相变由扩散节造 ，形成两种分歧描摹的魏氏体片层 。宋颖刚等的钻研了局批注：
TC21 钛合金表表经喷丸强化后 ，在表层形成一个弹塑性变形层 。强化过程中由于密排六方晶体的基面、柱面和准滑移系的开动造成位错密度升高 ，A 相中位错描摹出现网状 ；强化前纳米压痕硬度为3.2GPa ，强化后为6.7GPa ，提高1 倍以上 。在强化层内形成很高的宏观残存压应力 ，并且阐发为由表表向里逐步削减的梯度变动 。强化层深度达到370μm 。宫旭辉等钻研TC21 钛合金的高温动态拉伸力学行为 。了局批注：当应变速度为0.001 和0.05s-1 的屈服应力- 温度曲线存在转折点 ，且转折点温度随应变速度的增大而升高 ；当温度低于转折点温度时 ，一样氧含量的TC21钛合金和多晶纯钛的屈服应力拥有类似的温度有关性 。曲恒磊等对TC21 钛合金进行应变速度为 0.01~50s-1、温度为973~1373K 的压缩试验后得出结论 ，在试样的分歧部位存在变形组织的不均匀景象 ，该合金在分歧温度区域变形时辰别发生重结晶和动态再结晶 。重结晶导致晶粒粗化（ 尺寸约100~200μm） 。
而动态再结晶导致晶粒细化（***幼尺寸为1~2μm） 。
以上几种合金为通例航空发起机用钛合金 ，其使用温度均在 650 ℃以下 。
目前实用机能耐热钛合金是Ti1100 和IMI834 ，它们已经别离利用于EJ2000 和55-712 改型发起机 。由于」火”变乱的出现 ，阻燃钛合金越来越受到人们的关注 。美、俄等国进行了阻燃机能优良新型钛合金的研造 。由美国普惠公司研造的高强阻燃钛合金 Alloy C ，已用作F119 发起机的矢量喷口零件 ，该合金的名义成分为Ti-35V-15Cr（质量分数 ，%） ，合金中含大量昂贵金属钒 ，再加上Alloy-C 合金铸锭热变形工艺要选取一些专用设备 ，进一步提高了资料价值 。***对成本较低的Ti-Cu 合金进行了钻研 ， 并报导了BT25 和BT36 合金 。中国科研工作者对前人的发起机用钛合金钻研工作进行过系统总结和中肯评价 。
2.2 飞机机身用钛合金
飞机发起机要求所用合金热强度、比强度好 ，而机身则要求合金在中等温度下具备强度好、耐侵蚀、质轻蹬着良个性 。钛合金能很好的达到这些要求 ，选取钛合金做机身资料有以下5 方面优势：1）代替钢和镍基高温合金可大大降低飞机质量 。高推重比让钛合金可能代替强度稍好的钢而用于飞机零部件中 。2）可能满足飞机强度要求 。
与铝合金相比 ，60% 左右质量迪胙合金即可达到一样的强度 。在使用温度超过 130℃时 ，钛合金能取代铝合金 ，由于这一温度是传统铝合金的极限合用温度 。3）耐侵蚀性优良 。大部门飞机支持机构在厨房、厕所下面 ，很容易产生侵蚀 ，钛合金不必要表表防腐涂层或者镀膜 。4）与聚合物复合伙料电化学相容性好 。5）空间的*** ，代替钢和铝合金 。因空间***而使用钛合金的典型例子是波音747 迪胙合金起落架梁 。这种梁是***大迪胙合金锻件 ，只管其他合金（好比7075 铝合金）成本更低 ，但承载必要质量时 ，铝合金起落架体积超出机翼领域而不切合要求 。钢的强度足能够承载质量 ，但它会使飞机质量大大增长 。图2 所示是波音777 飞机机身使用资料示意图 。在飞机机身中利用较宽泛迪胙合金有β-21S（Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-0.2Si）、Ti-10-2-3（Ti-10V-2Fe-3Al）、Ti-15-3（Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn）、Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr 等 。BOYER 曾就钛合金在机身的利用情况进行过总结 ，本文作者仅会商前两种合金 。
β-21S（Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-0.25Si）合金是美国Timet 公司为国度航天飞机开发的 ，可造成带材 ，拥有抗氧化性 ，可作为复合伙料来使用 。
它拥有较好的高温个性 ，并比Ti-6-4拥有更好的抗蠕变机能（ 通常β 合金在高温环境下抗蠕变性并不好） 。
β-21S 已被波音和P&W 用在瞬时650℃的高温环境 ，它的持续工作温度是480~565℃ 。β-21S 合金的凸起利益在于它能够较好地抗高温液压机液体侵蚀 。这种液压机液体是一种少数能在航天环境下侵蚀钛合金的物质 ，在超过130℃时会分化并形成一种含有机金属的磷酸 ，会侵蚀钛合金 ，更重要的是会使含有大量氢的发起机泵产生严重的脆裂 。β-21S 是***一种能抵抗这种侵蚀剂的金属 ，这是由于β-21S 含有钼和铌 ，可用于引擎机舱和喷射引擎部位（原先使用钢或镍基合金） 。此表 ，β-21S可削减质量 ，用于造作波音777 的3 种引擎（P&W4084 ，GE90 和Trent800）中的喷嘴、塞子、蒙皮和各类纵梁结构 ，这些可以为每架飞机削减质量74 kg 。
Ti-10-2-3（Ti-10V-2Fe-3Al）是迄今为止利用***为宽泛的一种高强韧近β 钛合金 ，***早也由美国Timet 公司在1971 年研造而成 。它是一种为适应危险容限性设计准则而产生的高结构效益、高靠得住性和低成本的铸造钛合金 ，V 和Fe 为重要的β 不变元素 。为了提高合金的铸造机能和断裂韧性 ，Fe 的含量低于2% ，O 的含量***在 0.13% 以下 。
该锻件抗拉强度可达11901Mpa ，用Ti-10-2-3 可为每架飞机削减质量270kg 。
波音公司出产飞机时选择高强度合金并***大限度削减质量 ，该钛合金是波音777 中用量***大的β 钛合金 ，该种飞机起落架险些全数由该合金造成 ，仅内、表气缸和轮轴由4340M 造成（强度为1895MPa） ？湛虯380 的主起落架支柱也是选取的Ti-10-2-3 合金 。该合金还拥有很好的抗委顿机能 ，还能解除用钢时产生的应力侵蚀开裂 。McDonnellDouglas 选取Ti-10-2-3（1105 MPa）造成货舱门、引擎机舱、尾翼以及C-17运输机的其他部门 。Ti-10-2-3 在委顿强度方面的优势也使其宽泛利用于直升机 。Bell ，Westland ，Sikorsky 和Eurocopter 等公司都选取Ti-10-2-3 合金做他们的转子系统 。
2.3 航空紧固件用钛合金
不论军民用飞机还是航天器上 ，除了金属构件还有好多碳纤维复合伙料 。
钛与碳纤维复合伙料的电极电位相近 ，钛合金又成为复合伙料惟一的衔接资料 。因而 ，随着先进军民用飞机钛合金和复合伙料用量的不休增长 ，对钛合金紧固件的需要日益加大 。钛合金用作航空紧固件 ，至少具备以下4 点优势：1）减重成效好 。俄罗斯的一架伊尔-96 飞机用紧固件14.2 万件 ，可削减质量近600kg 。我国航空航天系统钛合金紧固件的使用也有显著的减重成效 。飞机和航天器削减质量后 ，能够提高推力、增长射程、节俭燃料、削减发射用度等 。
2）钛合金优异的耐侵蚀机能 ，尤其是它正电位与碳纤维复合伙料匹配 ，能够有效预防紧固件发生电偶侵蚀 。3）在飞机结构中 ，紧固件部位因温度较高 ，不能选取铝合金 ，只能使用钛合金 。4）钛拥有优良弹性和无磁 ，对于预防紧固螺栓的松动和防磁场滋扰至关重要 。
现代飞机选取多种钛合金紧固件重要有通常钛螺栓、过问螺栓、特种紧固件等 。美国、法国等航空发 达 国 家 ，95% 以 上 的 钛 合 金 紧 固 件 都 选取Ti-6Al-4V（TC4）资料造作 。除此之表 ，还有TB2、β III、Ti-44.5、Ti-15-3（TB5）、TB8 和TB3 ，其典型机能参数如表7 所列 。
Ti-6Al-4V（TC4）合金β 不变系数***低 ，为0.27 。它的利益是密度***低 ，强度和委顿机能优良 ，合金成分单一 ，半制品成本***低 。但由于室温塑性没有达到足够高 ，所以加工紧固件时必要选取感应加热进行热镦成形 ，以及真空固溶处置和时效处置加工成本较高 。
TB2、TB3、TB8 和TB16 为亚稳型β 钛合金 ，β 不变系数均比合金高 ，弊端是密度较高 ，强度虽与Ti-6Al-4V 相当 ，但委顿机能不如 Ti-6Al-4V ，并且成分复杂 ，半制品成本高 。由于同样必要进行真空时效处置 ，所以制品紧固件的成本还要高于Ti-6Al-4V 。
三、存在的问题与远景瞻望
钛是一种机能优异而又储量丰硕的金属 ，有“现代金属”的美称 ，经过半个世纪的发展 ，钛合金造备技术和利用钻研都获得了很猛进展 ，在航空领域中尤其得到宽泛的利用 。但存在的一些问题也逐步露出出来 ，航空用钛合金进一步发展面对着不幼的挑战 ，重要表此刻以下3 个方面：
（1） 用量方面 。不论是军民用飞机或航空器中 ，钛合金用量凹凸直接反映出一个国度的航空水平 。目前航空发起机钛用量都较低 ，要进一步提高至 50%左右 ，其难度仍相当大 。
（2） 机能方面 。与其他航空结构资料一样 ，高机能是要求拥有优良的机能匹配 ，即必须综合思考其力学机能、物理机能、化学机能、工艺机能和缺点的可控性 。现有迪胙合金在600℃以上 ，蠕变抗力和高温抗氧化性的急剧降落是***钛合金扩大利用的两大重要阻碍 。
本文作者以为 ，在整个航空钛合金技术发展和利用过程中 ，新的造作技术将会是开发和钻研的重点 ，如超塑成形等近净型加工、粉末冶金成型法等 。
（3） 成本方面 。目前人们在降低成本航空钛合金方面固然获得了一些成就 ，但仍有很多领域有待钻研和开发 。以阻燃钛合金为例 ，美国发现的Alloy-C 固然拥有良好的阻燃个性和高温力学机能 ，但由于它必要增长大量昂贵的V 和较差的可锻性而导致价值很高 ，因而只有在F119 发起机中正式利用 。
由于治理和技术落后等原因 ，国内钛合金产品价值在国际上竞争力差 ，在国内不利于进一步扩大利用 。因而 ，首先必须当真钻研降低钛产品成本的蹊径 ，确定近、钟注持久发展规划 。其次 ，我国应成立自己迪胙合金系统 ，确保每一用处有多种合金备选 ，逐步脱节航空关键资料对国表的持久依赖 ，形成主干资料或通用资料 ，从底子上为实现低成本造作奠定基础 。***后 ，用价值较低的元素取代贵的合金元素 ，通过工艺蹊径降低钛合金零部件的成本 ，是今后钛合金钻研工作中的重要课题 。
综上所述 ，钛合金推重比大、韧性高、强度和可焊接性好 ，是一种综合机能良好的航空资料 。在从前几十年中 ，航空用钛合金的合金化理论、综合强韧化技术和热处置工艺均得到了很大发展 。目前 ，钛合金的钻研重要集中在高温下热不变性、蠕变抗力和低成本迪胙合金设计及造作工艺等方面 。随着钻研的深刻 ，将以航空高端利用带头钛合金低成本加工的技术进取 ，从而在底子上突破造约航空用钛合金用量和利用水平提升的成本瓶颈 。全钛造作的飞机也许在不远的将来即会成为现实 。
起源：材易通
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