钛合金在航空航天中的应用前景分析

一种新金属或合金的开发往往是由于科研和应用的需要所致，航空和宇航的飞速发展，促进了钛合金的研发。航空和宇航对材料的要求很严格，不仅要求材料强度高、耐高温、耐腐蚀，而且要求有好的成形性和良好的加工性能，同时也会采取特殊表面处理技术增加其强度和硬度。钛及其合金在航空及宇航方面的应用广泛。由于飞机和导弹的速度已增加到远远超过音速，原来使用铝合金的地方，因其耐热性的要求，已不大适应，所以采用新材料，尤其是钛及其合金来代替。钛的密度小，又具有高的热强性和持久强度，对在振动载荷及冲击载荷作用下裂纹扩展的敏感性低，并且有良好的耐蚀性因此，在发动机及壳体结构中优先采用了高强度的钛及钛合金。

钛是二战后于20世纪40年代末至20世纪50年代初开始工业化生产并逐步发展起来的一种高性能的重要结构材料。其最早的应用，就是为军事航空工业提供高性能材料。随着各国军事工业的发展，钛的应用领域被不断拓宽。至今，钛已在航空航天、核能、舰船、兵器等诸多领域获得了越来越多的应用，成为重要的战略金属材料。

钛在军事工业上应用，主要是得益于钛及钛合金具有的优异性能：

1）减轻结构质量，提高结构效率。先进的战机性能要求飞机具有比较低的结构质量系数（即机体质量／飞机正常起飞质量），钛合金的密度小，比强度高，代替结构钢和高温合金，能大幅度减轻结构质量。

2）钛合金的耐热性满足高温部位的要求。目前经合金化后的热强钛合金最高使用温度可达500～600°C，结构钛合金的使用温度也可达300～400°C，常用的Ti-6Al-4V能在350°C下长期工作，在飞机的高温部位（如后机身等）可取代因高温使用性能不能满足要求的铝合金，TC11能在500°C下长期工作，在发动机的压气机部位可取代高温合金和不锈钢。(www.xing528.com)

3）可与复合材料结构匹配。为减轻结构质量和满足隐身要求，先进飞机大量使用复合材料，钛与复合材料的强度、刚度匹配较好，能获得很好的减重效果，同时，由于二者的电位比较接近，不易产生电偶腐蚀。

4）优异的耐蚀性。钛在中性和氧化性气氛及众多恶劣环境中具有比其他常用金属材料更优异的耐蚀性，受环境条件制约的程度小。

除上述特性外，钛合金还具有高韧性、高弹性、无磁性等诸多优点。这些都为钛合金在航空航天工业中的应用提供了可选择的前提。