TC4鈦合金具有優(yōu)良的耐蝕性、小的密度、高的比強(qiáng)度及較好的韌性和焊接性等一系列優(yōu)點(diǎn)，在航空航天、石油化工、造船、汽車，醫(yī)藥等部門都得到成功的應(yīng)用。由于TC4鈦合金具有高比強(qiáng)度、較寬的工作溫度范圍和優(yōu)異的腐蝕抗力， 因而廣泛應(yīng)用于航空工業(yè)。有關(guān)TC4鈦合金材料在航空工業(yè)的應(yīng)用，巨偉鈦業(yè)整理相關(guān)資料，分享如下：

1、概述

由于TC4鈦合金具有高比強(qiáng)度、較寬的工作溫度范圍和優(yōu)異的腐蝕抗力，因而在航空及宇航工業(yè)得以   廣泛應(yīng)用。20世紀(jì)50年代， 軍用飛機(jī)進(jìn)入了超 音速時代， 航空發(fā)動機(jī)相應(yīng)地進(jìn)入噴氣發(fā)動機(jī)時代， 要求使用在室溫、中溫下具有更高比強(qiáng)度的新材料，原有的鋁、鋼結(jié)構(gòu)已不能滿足新的需求，而TC4鈦合金恰恰在這一時期剛剛具備了工業(yè)生產(chǎn)能力，正適應(yīng)了超音速軍機(jī)發(fā)展的需要  。

世界鈦市場中最大的用戶始終屬千航空，當(dāng)今世界航空工業(yè)的興衰仍對TC4鈦合金的研究、生產(chǎn)和應(yīng)   用起舉足輕重的作用。相應(yīng)地， 衡最一個國家航空工業(yè)發(fā)展水平的一個重要標(biāo)志就是航空用鈦的需求量占鈦總需求量的百分比。世界范圍內(nèi)航空鈦加工材需求占鈦材總需求量的50%左右， 其中美國1990年至1997年期間航空航天工業(yè)的鈦材需求  量約占美國鈦材總需求量的70%,  在航空航天工業(yè)中民用 量又為軍用量的2倍多， 而我國鈦加工材應(yīng)用千航空工業(yè)的份額不足  20%,    還有極大的發(fā)展空間。隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和大飛機(jī)計劃的啟動， 先進(jìn)大飛機(jī)及其發(fā)動機(jī)對高性能、低成本、  高效率、低污染提出了極高要求， 是先進(jìn)航空TC4鈦合金材料和熱工藝發(fā)展的強(qiáng)大驅(qū)動力 。

2、目前現(xiàn)狀

由于碳復(fù)合材料和鈦合 金都具有密度 小、比強(qiáng)度高等優(yōu)異性能， 特別是TC4鈦合金與碳復(fù)合材料有很好的相容性， 因此，鈦是一種較理想的航空結(jié)構(gòu)材料。就目前的趨勢來看， 越是先進(jìn)的新型飛機(jī)， 越是寬體飛機(jī)，用鈦暈越大。

由于寬體A350客機(jī)碳復(fù)合材料用量大，所以用鈦量約lOOt,高于A380客機(jī)的90t。給出了A350客機(jī)用鈦的主要部位和部件，主要有起沿架、機(jī)翼結(jié)構(gòu)、發(fā)動機(jī)懸架、機(jī)翼高壓沺管氣管、緊固件、 艙門、機(jī)艙面板或隔板、座椅 導(dǎo)軌、尾錐和輔助動力艙的隔熱屏等。不僅是機(jī)身， 目前大飛機(jī)用主流的高涵道比渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)也大籃用鈦。軍機(jī)與民用飛機(jī)的用材趨勢相同， 而且用鈦的比例更高 。

3、研究進(jìn)展

我國航空領(lǐng)域的鈦材需求最在世界航空領(lǐng)域的鈦材需求量中所占的比例很小 ，在我國鈦材總需求量中所占的比例也一直處于低位。2006 年航空領(lǐng)域鈦材需求 量在我國鈦材總需求 量中僅占9.7%

(1338.St),2007 年上升至17 .2%( 4061t),2008 年受經(jīng)濟(jì)危機(jī)影響，又回落到 12.8%( 3575t), 而世界領(lǐng)域內(nèi)這一平均值為50%,美國更是達(dá)到 70% 。我國航空領(lǐng)域鈦材需求量在總需求量所占比例偏低的 主要原因有3條其一， 我國的民用干線飛機(jī)都是從 國外購買， 其二， 一些新型軍用飛機(jī)尚未批籃生產(chǎn)，其三， 已 批儂生產(chǎn)的軍用飛機(jī)的鈦用輩不高， 一般情況下， 機(jī)體小千等千5% ,發(fā)動機(jī)小于等千20 %( 所占結(jié)構(gòu)的質(zhì)戳分?jǐn)?shù)） 。

中國大飛機(jī)、航天空間站、嫦娥計劃都會大量使用鈦材。尤其是大飛機(jī)項目， 鈦材的應(yīng)用量將逐步增大。盡管我國鈦工業(yè)在近幾年里取得了長足發(fā)展 ， 基本上滿足了國內(nèi)各項建設(shè)的需要 ， 但客觀地說， 我國鈦工業(yè)還不能立即完全滿足航空工業(yè)大發(fā)展對鈦材的各種需求。因此， 我國大飛機(jī)項目的啟動對我國鈦工業(yè)來說既是機(jī)遇， 更是挑戰(zhàn) 。

從20世紀(jì)50年代至80 年代， 國際上發(fā)展TC4鈦合金的主要方向是不斷提高性能以滿足工業(yè)發(fā)展需要 ， 特別是軍用飛機(jī)及其發(fā)動機(jī)減輕結(jié)構(gòu)質(zhì)霾的需要 ， 即所謂的“斤斤計較“甚至“克克計較“。雖然國我在高性能TC4鈦合金的研究方面取得了一些成就， 但是與國外相比，在高阻燃性能TC4鈦合金、高耐熱性能鈦合 金和高強(qiáng)度的近 B和B型TC4鈦合金等方面仍存在較大差距 。 而20世紀(jì)90年代蘇聯(lián)解體后 ， 雖然美英發(fā)展高性能TC4鈦合金的努力仍在繼續(xù)，但是勢頭已有所減緩，降低成本的呼聲越來越高，從“斤斤計較＇轉(zhuǎn)為“元元計較＂的氣氛越來越濃。

4、存在的問題

高用量與國外相比， 我國航空發(fā)動機(jī)鈦用最存在的差距比飛機(jī)機(jī)體的要小得多， 但要把航空發(fā)動機(jī)的鈦用量進(jìn)一步提高至30 % 左右， 其難度仍相當(dāng)大。

高性能 與其它航空結(jié)構(gòu)材料一樣， 高性能是要 求其具有高性能的同時又具有良好 的 性能匹配， 即必須綜合考慮其力學(xué)性能、物理性能、化學(xué)性能、工藝性能和缺陷的可控性  。我國在航空用高性能TC4鈦合金方面的研究與 國外TC4鈦合金高性能方面的發(fā)展水平相比還存在一定的 差距。

低成本 國外在降低成本方面雖然取得了 一些成就， 但仍有許多領(lǐng)域有待研究和開發(fā)。以阻燃TC4鈦合金為例，美國發(fā)明的Alloy C雖然具有優(yōu)良的阻燃特性和高溫力學(xué)性能 ，但由于它需要添 加大量昂貴的和較差的可鍛性而導(dǎo)致價格很高， 因此只有在Fl19發(fā)動機(jī)中正式應(yīng)用 ， 其他發(fā)動機(jī)均望而卻步 。至千國內(nèi)TC4鈦合金產(chǎn)品在成本方面 的問題就更多了，由于管理和技術(shù)落后等原因， 產(chǎn)品價格在國際上競爭力差，在國內(nèi)則不利千進(jìn) 一步擴(kuò)大應(yīng)用。因此， 必須認(rèn)真研討降低鈦產(chǎn)品成本的途徑， 確定近、中、長期發(fā)展規(guī)劃， 確立可降低成本的科研、開發(fā)和技改項目 ， 從而促進(jìn)我國鈦資源的充分利用 ， 推動我國鈦產(chǎn)品的推廣應(yīng)用。

5、結(jié)論與建議

對現(xiàn)有高品用TC4鈦合金進(jìn)行成分調(diào)整或研制具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新型高強(qiáng)韌TC4鈦合金，研發(fā)新的使用   溫度突破600°C的高溫TC4鈦合金，   降低TC4鈦合金成本等將成為航空用TC4鈦合金的研究及發(fā)展方向。大力開展計算機(jī)模擬和控制TC4鈦合金工藝、組織、性能的研究是我國TC4鈦合金領(lǐng)域提高質(zhì)量和降低成本的根本措施。 此外， 嘗試用價格較低的合金元素取代較昂貴的金屬元素或改善加工工藝 以降低TC4鈦合金成本， 進(jìn)一步擴(kuò)大其使用范圍。一方面我們要奮起趕超國際高性能TC4鈦合金的先進(jìn)水平，另一方面應(yīng)認(rèn)真研討降低鈦產(chǎn)品成本的途徑 ， 確立相應(yīng)的科研、開發(fā)和技改項目， 從而促進(jìn)我國鈦資源的充分利用， 推動我國鈦產(chǎn)品的推廣應(yīng)用。

相關(guān)鏈接