第一篇：航空材料-鈦合金

航空材料---鈦合金

MASTER

一、鈦的簡(jiǎn)介

1948年美國(guó)杜邦公司才用鎂法成噸生產(chǎn)海綿鈦——這標(biāo)志著海綿鈦即鈦工業(yè)化生產(chǎn)的開始。而鈦合金因具有比強(qiáng)度高、耐蝕性好、耐熱性高等特點(diǎn)而被廣泛用于各個(gè)領(lǐng)域。

鈦在地殼中含量較豐富，含量排第九位，遠(yuǎn)高于銅、鋅、錫等常見金屬。鈦廣泛存在于許多巖石中，特別是砂石和粘土中。

二、鈦的特性

強(qiáng)度高：是鋁合金的1.3倍，鎂合金的1.6倍，不銹鋼的3.5倍，金屬材料中的冠軍。

熱強(qiáng)度高：使用溫度比鋁合金高幾百度，可在450～500℃的溫度下長(zhǎng)期工作。抗蝕性好：耐酸、耐堿、耐大氣腐蝕，對(duì)點(diǎn)蝕、應(yīng)力腐蝕的抵抗力特別強(qiáng)。低溫性能好：間隙元素極低的鈦合金 TA7,在-253℃下還能保持一定的塑性。

化學(xué)活性大：高溫時(shí)化學(xué)活性很高，輕易與空氣中的氫、氧等氣體雜質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成硬化層。

導(dǎo)熱系數(shù)小、彈性模量?。簩?dǎo)熱系數(shù)約為鎳的1/4，鐵的1/5，鋁的1/14，而各種鈦合金的導(dǎo)熱系數(shù)比鈦的導(dǎo)熱系數(shù)約下降50％。鈦合金的彈性模量約為鋼的1/2。

三、鈦合金的分類及用途

鈦合金按用途可分為：耐熱合金、高強(qiáng)合金、耐蝕合金(鈦-鉬，鈦-鈀合金等)、低溫合金以及特殊功能合金(鈦-鐵貯氫材料和鈦-鎳記憶合金)等。

盡管鈦及其合金應(yīng)用的歷史不長(zhǎng)，但由于它那超眾的性能，已經(jīng)獲得了多個(gè)光榮稱號(hào)。首先榮獲的稱號(hào)就是“空間金屬”。它重量輕、強(qiáng)度大又耐高溫，特別適于制造飛機(jī)和各種航天器。目前世界上生產(chǎn)的鈦及鈦合金，大約有四分之三都用于航空航天工業(yè)。許多原來(lái)用鋁合金的部件，都改用了鈦合金。

四、鈦合金的航空應(yīng)用

鈦合金主要用于飛機(jī)及發(fā)動(dòng)機(jī)的制造材料，如鍛造鈦風(fēng)扇、壓氣機(jī)盤和葉片、發(fā)動(dòng)機(jī)罩、排氣裝置等零件以及飛機(jī)的大梁隔框等結(jié)構(gòu)框架件。航天器主要利用鈦合金的高比強(qiáng)度，耐腐蝕和耐低溫性能來(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。合金系和類型 工業(yè)純鈦 代號(hào) TA1、TA2、TA3 TA6 TC4、TC10 TC5

產(chǎn)品種類 板、帶、管、棒、線、鑄件 板、棒、管、鑄件 板、棒、管 厚板、棒、鍛件

主要用途

飛機(jī)骨架、蒙皮、發(fā)動(dòng)機(jī)部件 飛機(jī)蒙皮、骨架零件、壓氣 機(jī)殼體、葉片等

飛機(jī)結(jié)構(gòu)零件、起落支架等 支架結(jié)構(gòu)、氣動(dòng)導(dǎo)管等 鈦鋁合金 鈦鋁釩合金 鈦釩鉻合金

1950年美國(guó)首次在F-84戰(zhàn)斗轟炸機(jī)上用作后機(jī)身隔熱板、導(dǎo)風(fēng)罩、機(jī)尾罩等非承力構(gòu)件。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。70年代起，民用機(jī)開始大量使用鈦合金，如波音747客機(jī)用鈦量達(dá)3640公斤以上占機(jī)重28%。隨著加工工藝技術(shù)的發(fā)展，在火箭、人造衛(wèi)星和宇宙飛船上，也用了大量的鈦合金。

飛機(jī)越先進(jìn)，使用的鈦越多。美國(guó)F—14A戰(zhàn)斗機(jī)使用的鈦合金，約占機(jī)重的25%；F—15A戰(zhàn)斗機(jī)為25.8%； 美國(guó)第四代戰(zhàn)斗機(jī)用鈦量為41%，其F119 發(fā)動(dòng)機(jī)用鈦量為39%，是目前用鈦量最高的飛機(jī)。

鈦合金材料飛機(jī)起落架零件

五、鈦合金在航空中被大量應(yīng)用的原因

現(xiàn)代飛機(jī)的航行最高時(shí)速已達(dá)到音速的2.7倍以上。這么快的超音速飛行，會(huì)使飛機(jī)與空氣摩擦而產(chǎn)生大量的熱。當(dāng)飛行速度達(dá)到音速的2.2倍時(shí)，鋁合金就經(jīng)受不住了。必須采用耐高溫的鈦合金。

當(dāng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的推重比從4～6提高到8～10，壓氣機(jī)出口溫度相應(yīng)地從200～300℃增加到500～600℃時(shí)，原來(lái)用鋁制造的低壓壓氣機(jī)盤和葉片就必須改用鈦合金。

近年來(lái)科學(xué)家們對(duì)鈦合金性能的研究工作，不斷取得新的進(jìn)展。原來(lái)由鈦、鋁、釩組成的鈦合金，最高工作溫度為550℃～600℃，而新研制的鈦化鋁（TiAl）合金，最高工作溫度已提高到1040℃。

用鈦合金代替不銹鋼制造高壓壓氣機(jī)盤和葉片，可以減輕結(jié)構(gòu)重量。飛機(jī)每減輕重10%，可節(jié)省燃料4%。對(duì)火箭來(lái)說(shuō)，每減輕1kg的重量，就可增加15km的射程。

第二篇：鈦合金的特性

鈦合金的特性

鈦合金具有電、磁、聲、光、熱等方面的特殊性質(zhì)，或在其他作用下表面處理特殊功能的材料。

1、密度小，比強(qiáng)度高

金屬鈦的密度為4.51g/cm3，高于鋁和鎂，而低于鋼、銅、鎳，但比強(qiáng)度高于鋁合金和高強(qiáng)合金鋼。

2、彈性模量低

鈦的彈性模量在常溫時(shí)為106.4GPa，為鋼的57%，而且與人體骨骼的彈性模量接近。

3、導(dǎo)熱系數(shù)小

金屬鈦的導(dǎo)熱系數(shù)小，是低碳鋼的1/5，銅的1/25。

4、抗拉強(qiáng)度與其屈服強(qiáng)度接近

鈦的這一性能能說(shuō)明了其屈強(qiáng)比高，表示了金屬鈦材料在成型時(shí)塑性變形差。由于鈦的屈服極限與彈性模量的比值大，使鈦成型時(shí)的回彈能力大。、5、無(wú)磁性、無(wú)毒性

鈦是無(wú)磁性金屬，在很大的磁場(chǎng)中也不會(huì)被磁化，無(wú)毒且與人體組織及血液有好的相容性，所以被醫(yī)療界所采用。

6、抗阻尼性能強(qiáng)

金屬鈦收到機(jī)械振動(dòng)、電振動(dòng)后，與鋼、銅金屬相比，其自身振動(dòng)衰減時(shí)間最長(zhǎng)。利用鈦的這一性能可做音叉、醫(yī)學(xué)上的超聲粉碎機(jī)振動(dòng)元件和高級(jí)音響揚(yáng)聲器的振動(dòng)薄膜等。

7、耐熱性好

新型鈦合金可在600℃或更高的溫度下長(zhǎng)期使用。

8、耐低溫性能好

鈦合金TA7，TC4和半TA18等為代表的低溫鈦合金，其強(qiáng)度隨溫度的降低而提高，但塑性變化卻不大。在-196℃~253℃低溫下保持較好的延展性及韌性，避免了金屬冷脆性，是低溫容器和存儲(chǔ)等設(shè)備的理想材料。

9、吸氣性能

鈦是一種化學(xué)性質(zhì)非?；顫姷慕饘伲诟邷叵驴膳c許多元素和化合物發(fā)生反應(yīng)。鈦的吸氣性主要指高溫下與碳、氫、氮、氧發(fā)生反應(yīng)。

10、耐腐蝕性能

鈦是一種非?；顫姷慕饘?，其平衡電位很低，在介子中的熱力學(xué)腐蝕傾向大。但實(shí)際上鈦在許多介子中很穩(wěn)定，如鈦在氧化性、中性和弱還原性等介子中式耐腐蝕的。這是因?yàn)殁伜脱跤泻艽蟮挠H和力，在空氣中或含氧介子中，鈦表面生成一層致密的、附著力強(qiáng)、惰性大的氧化膜，保護(hù)了鈦基體不被腐蝕。即使由于機(jī)械膜層也會(huì)很快自愈或重新再生?！翱?lè)鈦制品”經(jīng)營(yíng)產(chǎn)品有：

1、建筑裝飾用純色拋光鈦板、雙色拼接鈦板、炫彩鈦板、各種花紋彩色鈦及鈦合金裝飾板；蝕刻鈦板，精雕各種花紋圖像，支持定制。

2、金屬鈦裝飾品有彩色鈦壁畫與壁飾、各色彩色鈦制器皿與餐具、金屬鈦首飾；

3、定制高端金屬鈦制名片、標(biāo)牌、掛牌等；

4、鈦及鈦合金制品表面拋光、著色、硬化處理代加工服務(wù)。

第三篇：常州鈦合金超聲波探傷檢測(cè)

常州鈦合金超聲波探傷檢測(cè) 石敏1-7-7-1-5-8-2-8-7-0-7

超聲檢測(cè)是無(wú)損檢測(cè)質(zhì)量控制的一種重要手段。對(duì)于鈦合金材料中可能存在的冶金缺陷（如夾雜）、工

藝缺陷（如過(guò)熱、變形不足、裂紋等）和組織缺陷，生產(chǎn)廠和航空廠都用超聲探傷檢測(cè)進(jìn)行質(zhì)量控制，通過(guò)超聲檢測(cè)，可以及時(shí)淘汰不合格的原始坯料，防止不合格坯料進(jìn)入加工工序，降低生產(chǎn)過(guò)程中的工

作量。同時(shí)，超聲檢測(cè)還可以對(duì)在役的鈦合金工件進(jìn)行檢測(cè)，及時(shí)監(jiān)控鈦合金工件的狀態(tài)，從而減少因

鈦合金工件失效斷裂導(dǎo)致的災(zāi)難性事故的發(fā)生。

JB/T4730-2005《承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)》是由國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)發(fā)布的行業(yè)推薦標(biāo)準(zhǔn)。用于指導(dǎo)承壓設(shè)

備無(wú)損檢測(cè)及驗(yàn)收方法。該標(biāo)準(zhǔn)分為6部分，其中第三部分超聲檢測(cè)規(guī)定了承壓設(shè)備采用A型脈沖反射式

超聲波探傷儀器檢測(cè)工件缺陷的超聲檢測(cè)方法和質(zhì)量分級(jí)要求。該部分適用于金屬材料制承壓設(shè)備用原

材料、零部件、和焊接接頭的超聲檢測(cè)，也適用于金屬材料制在用承壓設(shè)備的超聲檢測(cè)。

第四篇：近十年來(lái)國(guó)內(nèi)外關(guān)于鈦合金材料的研究

近十年來(lái)國(guó)內(nèi)外關(guān)于鈦合金材料的研究

趙宙

化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)三班 蘭州 730070 摘要：鈦及鈦合金因具有優(yōu)異的綜合力學(xué)性能在航空、航天、船舶、石油、化工、兵器、電子等行業(yè)得到高度重視和廣泛應(yīng)用15年前國(guó)外高度重視新型鈦合金的研制近幾年國(guó)外更重視鈦合金性能改性和挖潛。國(guó)內(nèi)從鈦合金研發(fā)開始一直重視新型鈦合金研制，10年前重點(diǎn)是仿制,之后是既創(chuàng)新又仿制,目前以創(chuàng)新研制為主。本文介紹近10年國(guó)外、國(guó)內(nèi)鈦合金研究的發(fā)展現(xiàn)狀、趨勢(shì)與差距，及對(duì)我國(guó)鈦合金研制的建議。

關(guān)鍵詞：鈦合金材料、性能、發(fā)展、研究、應(yīng)用

Research on titanium alloy materials at home and abroad in the recent ten years

Zhao Zhou Chemical engineering chemistry class 3 Lanzhou 730070 Abstract: titanium and titanium alloy with excellent comprehensive mechanical properties in the aviation, aerospace, shipbuilding, petroleum, chemical industry, the weapons industry, electronic industry attaches great importance to and widely used 15 years ago abroad attach great importance to the development of new type of titanium alloy in recent years, attaches great importance to the performance of titanium alloy modification and tapping.Domestic starting from the research and development of titanium alloy has always attached great importance to the new titanium alloys developed, focus on generic 10 years ago, after is both innovative and generic, mainly developed at present.In this paper, the recent 10 years on the titanium alloy research home and abroad, the development present situation, trend and gap, and some Suggestions of titanium alloys developed in China.Keywords: titanium alloy materials, performance, development, research, and application 1 鈦及其鈦合金的簡(jiǎn)介 1.1 鈦的簡(jiǎn)介

鈦是20世紀(jì)50年代發(fā)展起來(lái)的一種重要的結(jié)構(gòu)金屬，在地殼中的豐度為0.56%，在所有按元素中居第9位，而在可作為結(jié)構(gòu)材料的金屬中居第4位，僅次于Al、Fe、Mg，其儲(chǔ)量比常見金屬Cu，Pb，Zn儲(chǔ)量的總和還多。我國(guó)鈦資源豐富，儲(chǔ)量為世界第一。

鈦是一種金屬元素，灰色，原子序數(shù)22，相對(duì)原子質(zhì)量47.87。能在氮?dú)庵腥紵埸c(diǎn)高。鈦是一種新型金屬，鈦的性能與所含碳、氮、氫、氧等雜質(zhì)含量有關(guān)，最純的碘化鈦雜質(zhì)含量不超過(guò)0.1%，但其強(qiáng)度低、塑性高。99.5%工業(yè)純鈦的性能為：密度ρ=4.5g/cm3，熔點(diǎn)為1725℃，導(dǎo)熱系數(shù)λ=15.24W/(m.K)，抗拉強(qiáng)度σb=539MPa，伸長(zhǎng)率δ=25%，斷面收縮率ψ=25%，彈性模量E=1.078×105MPa，硬度HB195。1.2 鈦合金的簡(jiǎn)介

鈦合金是以鈦為基加入其他元素組成的合金。鈦有兩種同質(zhì)異晶體：882℃以下為密排六方結(jié)構(gòu)α鈦，882℃以上為體心立方的β鈦。

合金元素根據(jù)它們對(duì)相變溫度的影響可分為三類：

1）.穩(wěn)定α相、提高相轉(zhuǎn)變溫度的元素為α穩(wěn)定元素,有鋁、碳、氧和氮等。其中鋁是鈦合金主要合金元素，它對(duì)提高合金的常溫和高溫強(qiáng)度、降低比重、增加彈性模量有明顯效果。

2）.穩(wěn)定β相、降低相變溫度的元素為β穩(wěn)定元素，又可分同晶型和共析型二種前者有鉬、鈮、釩等；后者有鉻、錳、銅、鐵、硅等。

3）.對(duì)相變溫度影響不大的元素為中性元素，有鋯、錫等。2.鈦合金的性質(zhì)及優(yōu)越性

鈦合金因具有強(qiáng)度高、耐蝕性好、耐熱性高等特點(diǎn)而被廣泛用于各個(gè)領(lǐng)域。2.1 熱強(qiáng)度高

使用溫度比鋁合金高幾百度，在中等溫度下仍能保持所要求的強(qiáng)度,可在450～500℃的溫度下長(zhǎng)期工作這兩類鈦合金在150℃～500℃范圍內(nèi)仍有很高的比強(qiáng)度，而鋁合金在150℃時(shí)比強(qiáng)度明顯下降。鈦合金的工作溫度可達(dá)500℃，鋁合金則在200℃以下。2.2 抗蝕性好

鈦合金在潮濕的大氣和海水介質(zhì)中工作，其抗蝕性遠(yuǎn)優(yōu)于不銹鋼；對(duì)點(diǎn)蝕、酸蝕、應(yīng)力腐蝕的抵抗力特別強(qiáng)；對(duì)堿、氯化物、氯的有機(jī)物品、硝酸、硫酸等有優(yōu)良的抗腐蝕能力。但鈦對(duì)具有還原性氧及鉻鹽介質(zhì)的抗蝕性差。2.3 低溫性能好

鈦合金在低溫和超低溫下，仍能保持其力學(xué)性能。低溫性能好,間隙元素極低的鈦合金,如TA7,在-253℃下還能保持一定的塑性。因此，鈦合金也是一種重要的低溫結(jié)構(gòu)材料。2.4 化學(xué)活性大

鈦的化學(xué)活性大，與大氣中O、N、H、CO、CO2、水蒸氣、氨氣等產(chǎn)生強(qiáng)烈的化學(xué)反應(yīng)。含碳量大于0.2%時(shí)，會(huì)在鈦合金中形成硬質(zhì)TiC；溫度較高時(shí)，與N作用也會(huì)形成TiN硬質(zhì)表層；在600℃以上時(shí)，鈦吸收氧形成硬度很高的硬化層；氫含量上升，也會(huì)形成脆化層。吸收氣體而產(chǎn)生的硬脆表層深度可達(dá)0.1～0.15 mm，硬化程度為20%～30%。鈦的化學(xué)親和性也大，易與摩擦表面產(chǎn)生粘附現(xiàn)象。2.5 導(dǎo)熱系數(shù)小、彈性模量小.3 鈦合金的發(fā)展史

第一個(gè)實(shí)用的鈦合金是1954年美國(guó)研制成功的Ti-6Al-4V合金，由于它的耐熱性、強(qiáng)度、塑性、韌性、成形性、可焊性、耐蝕性和生物相容性均較好，而成為鈦合金工業(yè)中的王牌合金，該合金使用量已占全部鈦合金的75%～85%。其他許多鈦合金都可以看做是Ti-6Al-4V合金的改型。

20世紀(jì)50～60年代，主要是發(fā)展航空發(fā)動(dòng)機(jī)用的高溫鈦合金和機(jī)體用的結(jié)構(gòu)鈦合金，70年代開發(fā)出一批耐蝕鈦合金，80年代以來(lái)，耐蝕鈦合金和高強(qiáng)鈦合金得到進(jìn)一步發(fā)展。耐熱鈦合金的使用溫度已從50年代400℃提高到90年代的600～650℃。A2(Ti3Al)和r（TiAl）基合金的出現(xiàn)，使鈦在發(fā)動(dòng)機(jī)的使用部位正由發(fā)動(dòng)機(jī)的冷端（風(fēng)扇和壓氣機(jī)）向發(fā)動(dòng)機(jī)的熱端（渦輪）方向推進(jìn)。結(jié)構(gòu)鈦合金向高強(qiáng)、高塑、高強(qiáng)高韌、高模量和高損傷容限方向發(fā)展。

另外，20世紀(jì)70年代以來(lái)，還出現(xiàn)了Ti-Ni、Ti-Ni-Fe、Ti-Ni-Nb等形狀記憶合金，并在工程上獲得日益廣泛的應(yīng)用。

目前，世界上已研制出的鈦合金有數(shù)百種，最著名的合金有20～30種，如Ti-6Al-4V、Ti-5Al-2.5Sn、Ti-2Al-2.5Zr、Ti-32Mo、Ti-Mo-Ni、Ti-Pd、SP-700、Ti-6242、Ti-10-5-

3、Ti-1023、BT9、BT20、IMI829、IMI834等[2,4]。鈦是一種新型金屬，鈦的性能與所含碳、氮、氫、氧等雜質(zhì)含量有關(guān)，最純的碘化鈦雜質(zhì)含量不超過(guò)0.1%，但其強(qiáng)度低、塑性高。99.5%工業(yè)純鈦的性能為：密度ρ=4.5g/cm3，熔點(diǎn)為172 5℃，導(dǎo)熱系數(shù)λ=15.24W/(m.K)，抗拉強(qiáng)度σb=539MPa，伸長(zhǎng)率δ=25%，斷面收縮率ψ=25%，彈性模量E=1.078×105MPa，硬度HB195。4 目前國(guó)內(nèi)外鈦合金的研究 4.1 國(guó)內(nèi)

4.1.1高溫鈦合金

近10年及將來(lái)5~10年高溫鈦合金研發(fā)主要集中 在600e高溫鈦合金。600e高溫鈦合金研究對(duì)象主要是Ti60和Ti600。Ti60合金是以中科院金屬所為主研。Ti600是西北有色金屬研究院獨(dú)家研制的,Ti600 合金的研制達(dá)到中試試驗(yàn)規(guī)模,國(guó)外一公司已正式訂購(gòu)。Ti60鈦合金名義成分為Ti2515Al24Sn22ZrMo2013Si21Nd20105C,是在Ti55基礎(chǔ)上改進(jìn)研制的, 是一種用稀土金屬Nd強(qiáng)化的綜合性能良好的近A型熱強(qiáng)鈦合金。該合金長(zhǎng)時(shí)間工作溫度可達(dá)600e,用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)高壓段的壓氣機(jī)盤、鼓筒和葉片等零件。金屬所在Ti60金基礎(chǔ)上又研制出Ti60A合金(Ti2518Al2410Sn2315Zr2014Mo2014Si2014Nb2014Ta20105C)。4.1.2 高強(qiáng)鈦合金

高強(qiáng)鈦合金研究主要集中在TB8(B21s),TC18(BT22)高強(qiáng)鈦合金,TC21高強(qiáng)高韌損傷容限型鈦合金]等。4.2 國(guó)外 4.2.1船用

美國(guó)Tmiet公司與美國(guó)海軍聯(lián)合開發(fā)了一種具有強(qiáng)度適中、韌性高、焊接性能好的近A鈦合金,命名為Tmietal5111,其名義化學(xué)成分為Ti25Al21Zr21Sn21V2018Mo2011Si[3]。該合金的突出特點(diǎn)是具有良好的斷裂韌性及抗應(yīng)力腐蝕性能,同時(shí)又具有良好的室溫蠕變性能。其沖擊韌性約為Ti26Al24V的3倍,并且易焊接,可以進(jìn)行大規(guī)格型材的焊接,主要用于艦船制造和海洋工程。在Tmietal5111合金基礎(chǔ)上添加0105%P,它3創(chuàng)制出了Tmietal5111Pt合金，主要為了提高耐縫隙腐蝕性能,以達(dá)到一種合金多種用途的目的。除船用外,該合金還可以向石油化工及氯堿工業(yè)推廣應(yīng)用。4.2.2生物醫(yī)用

最新開發(fā)的生物鈦合金主要有:Ti25Al23Mo24Zr,Ti26Al27Nb,Ti213Nb213Zr,Ti235Zr210Nb等。

4.2.3 飛機(jī)

鈦合金是當(dāng)代飛機(jī)和發(fā)射機(jī)的主要結(jié)構(gòu)材料之 一，美國(guó)在 20 世紀(jì) 80 年代以后設(shè)計(jì)的各種先進(jìn)軍 用戰(zhàn)斗機(jī)和轟炸機(jī)中，鈦的用量已在 20%以上。如 第 3 代 F-15 戰(zhàn)斗機(jī)的鈦合金用量占 27%，而第 4 代 F-22 戰(zhàn)斗機(jī)的鈦合金用量占 41%。F-22 戰(zhàn)斗機(jī) 是美國(guó)洛克西德公司、波音公司和通用動(dòng)力公司設(shè) 計(jì)的戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)斗機(jī)，是目前世界上具有代表性的第 4 代戰(zhàn)斗機(jī)。它首次將隱身、高機(jī)動(dòng)性和敏捷性、不 加力超音速巡航等特性融于一體，將作為美國(guó)空軍 2000 年以后的主力制空機(jī)種。

F-22的發(fā)動(dòng)機(jī)上還采用了美國(guó)新發(fā)展的阻燃鈦 合金 Alloy C，E，用于高壓壓氣機(jī)機(jī)匣、加力燃燒 室筒體及尾噴管上。

在艦載飛機(jī) F/A-18 中，鈦合金主要用于飛機(jī)的 承力框縱梁、翼根和尾部結(jié)構(gòu)等關(guān)鍵部位。所用鈦 合金主要有 Ti-6Al-4V 和 Ti-15-3(Ti-15Mo-3Al-3Sn-3Cr)。機(jī)身和機(jī)翼接頭均采用 β 退火的 Ti-6Al-4V，而制動(dòng)器扭力管用 Ti-6Al-4V 鑄 件。另外，為降低成本，提高材料利用率，在著陸 攔阻鉤支架接頭及發(fā)動(dòng)機(jī)安裝架還采用了熱等靜壓 的 Ti-6Al-4V 粉冶金制造。

其他如聯(lián)合攻擊戰(zhàn)斗機(jī)（JSF）是一種低成本、多用途戰(zhàn)術(shù)攻擊戰(zhàn)斗機(jī)，將取代美國(guó)空軍現(xiàn)役的 F-16C 和 A-

10、海軍的 F/A-18E/F、海軍陸戰(zhàn)隊(duì)的 F/A-18 和 AV-8B 等機(jī)型。V-22 是美國(guó)貝爾直升機(jī) 公司為海軍陸戰(zhàn)隊(duì)研制的運(yùn)輸型傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)，具有 直升機(jī)能垂直起降、懸停等優(yōu)點(diǎn)，又增強(qiáng)了固定翼 飛機(jī)高速飛行與遠(yuǎn)航的優(yōu)點(diǎn)。V-22 傾轉(zhuǎn)懸翼機(jī)是能 與噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)或直升機(jī)相媲美的技術(shù)。其中風(fēng)檔密 封框架、發(fā)動(dòng)機(jī)短艙主結(jié)構(gòu)、主防火墻等使用了鈦 合金，而作為轉(zhuǎn)子系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)主要支承件的傳動(dòng) 接頭，則由 Howmet 公司用一個(gè)整體鈦鑄件取代了 原有的 43 個(gè)元件和 536 個(gè)緊固件。5 結(jié)束語(yǔ)

目前，鈦及鈦合金在各個(gè)領(lǐng)域里都發(fā)揮了舉足輕重的作用。隨著時(shí)代的發(fā)展，科技的進(jìn)步，鈦合金必將有廣闊的前景和發(fā)展空間，它將為人們提供更大的便利，創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。參考文獻(xiàn)

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第五篇：鈦合金在船舶海水管系的應(yīng)用

鈦合金在船舶海水管系的應(yīng)用

船舶海水管路是船舶推進(jìn)保障系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)保障系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)的重要組成部分，對(duì)保障船舶動(dòng)力裝置、輔助機(jī)械和設(shè)備的正常工作具有重要作用。管系的漏損對(duì)船舶的影響近次與主機(jī)，占第二位。

多年以來(lái)，我國(guó)的船舶海水管系以銅制設(shè)計(jì)為主，從2000年以來(lái)，耐腐蝕性能優(yōu)良的B10合金替代原來(lái)的紫銅在船舶海水管系中大量應(yīng)用，大大改善了我國(guó)船舶海水管系的腐蝕破損問(wèn)題。但隨著我國(guó)遠(yuǎn)洋戰(zhàn)略的實(shí)施和船舶行業(yè)的發(fā)展，海水管系的腐蝕問(wèn)題依然嚴(yán)峻。B10合金的極限設(shè)計(jì)流速為3.6m/s，無(wú)法滿足現(xiàn)代船舶高海水流速的要求。B10合金海水管路設(shè)計(jì)時(shí)不同海水系統(tǒng)對(duì)應(yīng)有不同的流速限制，而部分管道關(guān)閉造成局部管道實(shí)際流速超出設(shè)計(jì)流速的情況時(shí)有發(fā)生。另外在海水管系方向發(fā)生改變的部位，管路內(nèi)海水實(shí)際流速通常也會(huì)超出設(shè)計(jì)流速。同時(shí)，隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工業(yè)對(duì)海水造成的污染也不斷加劇，對(duì)海水管路的耐腐蝕性能提出了更高的要求。以上幾種情況導(dǎo)致海水管系的腐蝕問(wèn)題依然突出。

鈦合金具有優(yōu)良的耐海水腐蝕性能，被稱為“海洋金屬”。具有低比重、力學(xué)性能優(yōu)良等特點(diǎn)。同時(shí)鈦合金具有優(yōu)良的耐沖刷腐蝕性能（見圖1），作為海水管系使用，服役期限不少于40年。

圖1 不同海水流速下材料耐腐蝕性能

由于鈦合金同時(shí)具有較高的強(qiáng)度，可以使管材的壁更薄，從而減輕管系的重量。世界各國(guó)都非常重視鈦合金在海水管路上的應(yīng)用研究工作。俄羅斯和美國(guó)已成功將鈦合金應(yīng)用于各類動(dòng)力的潛艇、水面艦船。如美國(guó)海軍對(duì)薄壁鈦合金管從費(fèi)效角度進(jìn)行評(píng)價(jià)，作為水面艦船海水管系的候選管材，鈦合金可以減輕管路的腐蝕和沖刷破壞，但鈦合金與其它材料的電偶不匹配，材料之間的電絕緣造價(jià)較高。

鈦合金在海水中的腐蝕電位較高，容易造成與之相連的其它金屬的加速腐蝕，因此，鈦合金在海水管路中使用時(shí)，必須加強(qiáng)電絕緣防護(hù)。以避免海水管系中、海水管系與船體間的電偶腐蝕發(fā)生。通常采用的方法是電絕緣連接，即用各種惰性材料（包括密封材料）制成墊片、套管，插入法蘭連接中，使兩法蘭陰極之間的導(dǎo)電通路被斷開。近年來(lái)，鈦合金的絕緣防護(hù)技術(shù)不斷發(fā)展，如熱氧化、陽(yáng)極氧化、微弧氧化等技術(shù)已有較好的技術(shù)積累和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。這些新技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用為鈦合金在海水管路的應(yīng)用提供了有力的技術(shù)支持。

鈦合金具有良好的生物兼容性，在海水管系的應(yīng)用時(shí)，易生長(zhǎng)海生物造成管徑減小，甚至堵塞（如圖2），從而影響系統(tǒng)運(yùn)行。針對(duì)這一問(wèn)題，國(guó)內(nèi)已有單位開展系統(tǒng)的研究工作。目前常用的有涂防污漆、電解銅鋁防污和電解氯氣防污等手段。因目前國(guó)內(nèi)采用鈦合金海水管系的船舶較少，以上幾種方法的應(yīng)用實(shí)踐較少。其中電解氯氣防污在濱海電廠的鈦合金管路得到較多應(yīng)用，使用效果良好。

圖2 被海生物堵塞的鈦合金管路

鈦合金在海水管系的應(yīng)用是一個(gè)系統(tǒng)的工程，除了管材材料規(guī)格齊全和電絕緣技術(shù)成熟，還要有防污技術(shù)、泵閥、管件材料制備技術(shù)、成熟的焊接技術(shù)等配套產(chǎn)品的工藝技術(shù)儲(chǔ)備。目前，國(guó)內(nèi)已制備了鈦合金管件的國(guó)標(biāo)和船用標(biāo)準(zhǔn)，也有部分廠家具備了多種規(guī)格鈦合金管件的供貨能力，國(guó)內(nèi)船舶海水管路中采用鈦合金閥門的型號(hào)僅有很少的小型船只，應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)較少，相關(guān)的設(shè)計(jì)和研究工作開始也較晚，尚無(wú)法為大規(guī)模應(yīng)用提供足夠的技術(shù)和供貨保障。鈦合金海水管系所需的焊接技術(shù)已經(jīng)比較完善，可以滿足幾乎所有工況的應(yīng)用。

總之，鈦合金是船舶海水管系材料未來(lái)的發(fā)展方向。目前國(guó)內(nèi)相關(guān)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)較少，材料配套能力尚需進(jìn)一步提升。