钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属,钛合金因具有(yǒu)强度高、 耐蚀性好、 耐热性高等特点而被广泛用(yòng)于各个领域。世界上许多(duō)國(guó)家都认识到钛合金材料的重要性,相继对其进行研究开发,并得到了实际应用(yòng)。20世纪50~60年代,主要是发展航空发动机用(yòng)的高温钛合金和机體(tǐ)用(yòng)的 结构钛合金,70年代kai发出一批耐蚀钛合金,80年代以来,耐蚀钛合金和 高强钛合金得到进一步发展。钛合金主要用(yòng)于制作飞机发动机压气机 部件,其次為(wèi)火箭、导弹和高速飞机的结构件。
钛是同素异构體(tǐ),熔点為(wèi)1668℃,在低于882℃时呈 密排六方晶格结构,称為(wèi)α钛;在882℃以上呈體(tǐ)心立方晶格结构,称為(wèi)β钛。利用(yòng)钛的上述两种结构的不同特点,添加适当的合金元素,使其 相变温度及相分(fēn)含量逐渐改变而得到不同组织的钛合金(titanium alloys)。室温下,钛合金有(yǒu)三种基體(tǐ)组织,钛合金也就分(fēn)為(wèi)以下三类:α合金,(α+β)合金和β合金。中國(guó)分(fēn)别以TA、TC、TB表示。
钛合金是航空航天工业中使用(yòng)的一种新(xīn)的重要结构材料,比重、强度和使用(yòng)温度介于铝和钢之间,但比铝、钢强度高并具有(yǒu)优异的抗 海水腐蚀性能(néng)和超低温性能(néng)。1950年美國(guó)首次在F-84战斗轰炸机上用(yòng)作后机身隔热板、导风罩、机尾罩等非承力构件。60年代kai始钛合金的使用(yòng)部位从后机身移向中机身、部分(fēn)地代替 结构钢制造隔框、梁、襟翼滑轨等重要承力构件。钛合金在 jun用(yòng)飞机中的用(yòng)量迅速增加,达到飞机结构重量的20%~25%。70年代起,民(mín)用(yòng)机开始大量使用(yòng)钛合金,如 波音747客机用(yòng)钛量达3640公斤以上。马赫数大于 2.5的飞机用(yòng)钛主要是為(wèi)了代替钢,以减轻结构重量。又(yòu)如,美國(guó)SR-71 高空高速侦察机(飞行马赫数為(wèi)3,飞行高度26212米),钛占飞机结构重量的93%,号称“全钛”飞机。当 航空发动机的推重比从4~6提高到8~10,压气机出口温度相应地从200~300°C增加到500~600°C时,原来用(yòng)铝制造的低压压气机盘和叶片就必须改用(yòng)钛合金,或用(yòng)钛合金代替不锈钢制造高压压气机盘和叶片,以减轻结构重量。70年代,钛合金在航空发动机中的用(yòng)量一般占结构总重量的20%~30%,主要用(yòng)于制造压气机部件,如锻造钛风扇、压气机盘和叶片、铸钛压气机机匣、中介机匣、轴承壳體(tǐ)等。航天器主要利用(yòng)钛合金的高比强度,耐腐蚀和耐低温性能(néng)来制造各种压力容器、燃料贮箱、紧固件、仪器绑带、构架和火箭壳體(tǐ)。 人造地球卫星、登月舱、载人飞船和航天飞机 也都使用(yòng)钛合金板材焊接件。