钛合金在航空领域的发展与应用

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1、·1114·铸造FOUNDRYNov.2014Vol.63No.11!"!!!!"!"专题综述钛合金在航空领域的发展与应用赵丹丹（哈尔滨金融学院，黑龙江哈尔滨150030）摘要：钛合金具有较高的比强度和较好的高温强度，广泛应用于航空领域飞机机身结构材料和航空发动机材料。介绍了目前钛合金在航空领域的应用现状，重点介绍了高性能钛合金的研究现状，包括高强度钛合金、高温钛合金以及阻燃钛合金。最后总结归纳了我国航空钛合金的发展趋势。关键词：钛合金；航空；应用现状中图分类号：TG146.2文献标识码：A文章编号：1001-4977（

2、2014）11-1114-04DevelopmentandApplicationofTitaniumAlloysintheAviationZHAODan-dan(HarbinFinanceUniversity,Harbin150030,Heilongjiang,China)Titaniumalloyhasagoodspecificstrengthandhigh-temperaturestrength.Itiswidelyusedintheairframeandengineoftheaviation.Inthispaper,th

3、eapplicationstatusofthetitaniumalloyintheaviationwasintroducedfirst.Thestudystatusofthehighperformancetitaniumalloywasintroduced,whichincludedhighstrengthtitaniumalloy,hightemperaturetitaniumalloyandburnresistanttitaniumalloy.Atlastthedevelopmenttrendofourcountryavi

4、ationtitaniumalloywasanalyzedandsummarized.titaniumalloys;aviation;applicationstatus钛合金具有比强度高、耐蚀性好和耐高温的显著特点，在20世纪50年代开始，首先由于航空航天技术的迫切需要，钛工业得到了迅速的发展，目前，钛合金已经广泛应用于航空、航天、武器、化工、汽车、体育、医疗等领域。根据钛合金的性能特点与用途，钛合金大致可分为三种主要类别：结构合金、耐蚀合金以及生物合金。航空领域中，结构材料要保证飞机机体和发动机零件在复杂条件下具有良好的工作

5、能力，在-250~600℃之间，钛的比强度居于常用金属材料之首，与密度更轻的铝合金相比，尤其具有更好的高温强度，因此钛合金作为结构材料，很适用于航空发动机部件以及其它航空构架的结构材料，航空材料已成为钛合金最主要的应用之一。近年来，随着航空技术的发展，军用及民用飞机不断换代，航空钛合金的发展呈现两个特点：高用量和高性能。如美国F22战斗机的钛用量达到42%，V2500发动机的钛用量达到31%，民用飞机用量也在不断增长，预计到2020年，民用飞机的钛市场将达到2.8万吨，对于高性能钛合金，新型飞机逐渐追求轻量化，要求钛材具有更高

6、的强度，先进航空发动机需要更高的推重比，也要求钛材具有更好的高温强度和阻燃性。可以说，钛合金的应用与发展已成为航空技术发展的重要因素之一。钛合金在机身构架中主要用于防火壁、蒙皮、隔框、大梁、舱门、起落架、翼肋、紧固件、导管、拉杆等部件。钛合金在使用初期，钛合金主要应用于受力不大的结构件，如飞机支座、接头、框架、隔热板、减速板等，其中不乏铸件，其中最早应用的钛合金铸件之一是襟翼滑轨。经过早期的这些相对简单的非关键性结构件在飞机上的应用证明：钛合金在飞机上应用是可靠的。从20世纪80年代开始，随着钛合金部件成型技术和本身质量的大

7、幅提升，不少受力结构件也开始选用钛合金，如波音飞机上吊装CF6-80发动机的安装吊架，是受力条件非常严峻的结构件[1]。近年来，美国、俄罗斯等发达国家对飞机机身上钛合金的用量不断增加。在军用飞机领域，钛合金的用量发展是非常迅速的，俄罗斯的伊尔76运输机的钛用量达到12%，法国幻影2000和俄罗斯CY-27CK战斗机的钛用量分别达到23%和18%[2]。表1为美国主要军用飞机上钛合金的用量[3]，其中F-22和F-35战斗机、B1和B2轰炸机的钛收稿日期：2014-06-20收到初稿，2014-08-14收到修订稿。作者简介：赵

8、丹丹（1974-），女，副教授，主要研究方向为现代企业管理。E-mail：waittry@126.com合金用量达到了20%以上。民用飞机的钛用量也在不断扩大，目前国外主流民航机中机体用钛材量占机身总重达到6%以上。表2为美国及欧洲民航飞机的钛用量[3]，其中美国波音787飞