引言

钛及钛合金拥有优良的综合机能，，在航空航天、、、石油化工、、、生物医学、、、环境保唬；さ攘煊虻睦枚己芸矸，，有较高的比强度，，优良的耐侵蚀、、、耐高温等机能，，在金属资料王国中被称为“全能金属”，，是继铁、、、铝之后极具发展远景的“第三金属”和“战术金属”[1]，，作为高机能航空航天结构的关键资料，，其机能对飞行器结构、、、质量、、、效能、、、服役靠得住性和使用寿命都拥有重要的作用。

作为飞机上重要的结构资料和职能资料，，近十几年国内外关于钛合金资料的利用及钻研也越来越多。战斗机和轰炸机的用钛量在不休提高，，美国的F-15，，从20%升至27%，，美国F-22战机的用钛量升为41%[2]。常用于航空航天领域的钛合金有TC17、、、TA15、、、TC4等商标，，TC4钛合金锻件（钛饼、、、钛环、、、钛方块）在航空制作中用量较大。

1、、、钛合金的特点及利用

钛有两种晶格类型，，相互之间能够产生同素异构转变：：：温度在882℃以下时，，为α-Ti（hpc），，晶格结构为密排六方，，温度在882℃以上时，，为β-Ti（bcc），，晶格结构为体心立方：：：辖鹪氐姆制缍韵啾湮露鹊挠跋煲埠艽，，可分为三类：：：

1）不变α相，，能提高相变温度的α不变元素有：：：Al、、、C、、、O、、、N等；；；

2）不变β相，，能降低相变温度的β不变元素有两类：：： 同晶型Mo、、、Nb、、、V等；；；共析型Cr、、、Mn、、、Cu、、、Fe等；；；

3）中性元素，，其对相变温度的作用很：：：Zr、、、Sn 等。分歧元素对相变温度的作用分歧，，对应的温度变动如图1所示。

钛密度为4.5g/cm³，，属于轻金属，，熔点为1669℃，，化学活性大，，容易与空气中的氧产生反映天生致密的氧化膜，，阻止进一步氧化，，高温时，，反映剧烈，，氧化膜脱落会加快反映速度，，所以，，在钛合金的制备过程中，，真空或气体保唬；な羌缺匾。

钛合金作为利用宽泛的结构资料，，比铝、、、钢强度高，，并且在海水中有较好的抗侵蚀和耐低温的机能。目前，，飞机的机架、、、起落架、、、机身蒙皮以及发起机的叶片等制作资料的选择，，重要起源于钛合金及其复合伙料，，基于钛合金的发展水平，，能够作为判断先进水平检测的重要指标[4]。随着钛合金用量的不休增长，，其利用也越来越宽泛。由于钛的无毒、、、质轻、、、耐侵蚀、、、强度高以及较好的生物相容性等特点，，能够作为植入人体的植入物和手术机械等资料；；；鉴于其优良的结构弹性，，能够用来减轻设备的质量，，提高机能，，增长寿命。例如Ti6Al4V制作的榴弹炮座，，质量降低了31%，，选取钛合金包办轧制均质钢，，在制作坦克其它部件的过程中，，减重可达420kg以上[5]。钛合金在航海领域也有很好的发展远景，，其耐蚀性、、、高比强度、、、无磁等个性使得其在发起机、、、螺旋桨、、、声纳系统等装置的利用极为宽泛。

2、、、钛合金的分类

钛会产生同素异构转变，，在低温时，，稳态的α-Ti是密排的晶格结构；；；高温时，，β-Ti的体心晶格结构相对比力不变，，对应的晶胞结构图如图2所示。

钛合金组织有α型、、、α+β型、、、β型三种结构，，对应的符号为TA、、、TC、、、TB。

2.1 α型钛合金

α钛合金是单相合金，，其组织是α相固溶体，，符号用TA暗示：：：辖鸬闹匾匚行栽鼗颚敛槐湓，，例如Al、、、Sn、、、Zr等，，根基不含β不变元素。工业纯钛，，组织均 为α相，，属于典型的α型钛合金。α型钛合金的抗氧化能力和切削加工机能优良，，其强度和蠕变抗力在500℃~600℃领域内仍可维持，，弊端是无法尝试热处置工艺进行强化，， 室温的强度相对较低，，退火后的强度变动量很小或根基无变动。

2.2 α+β型钛合金

α+β型钛合金的组织为α相、、、β相的两相合金，，符号用TC暗示。它是双相合金，，α相和β相的比例取决于合金的成分，，重要与β不变元素的含量有关，，β相所占的比例约为1/20~1/4。α+β型合金有较好的组织与机能，，比力适合热处置强化，，热加工过程中最能体现合金的塑韧性和高温变形能力。这类合金最大的特点是能够通过分歧的热 处置工艺，，获得分歧的组织状态如魏氏组织、、、网篮组织、、、双态组织和等轴组织，，进而得到分歧的合金机能。

2.3 β型钛合金

β钛合金是由β相组成的单相合金，，符号用TB暗示。其中，，β不变元素的含量大于17%[6]，，β单相组织的晶粒通常要大于等轴的α或α+β组织，，并且能够进行淬火、、、时效强化。强度高，，变形能力好，，但焊接机能和热不变性较差，，持久处于高温前提下会产生硬脆相，，因而不宜在高温下使用，，并且耐热性也不好。

3、、、钛合金的典型组织

TC4钛合金是典型的α+β双相钛合金，，利益是能够进行热处置强化，，热处置工艺分歧，，合金的显微组织也分歧，，重要有以下四类，，其显微组织如图3所示[7]：：：

3.1 魏氏组织

第一类如图3（a）所示为魏氏组织，，其组织特点是茁晶粒比力清澈且保留齐全，，晶界比力显著，，晶内α相呈层片状、、、粗针或细针状规定分列，，天生的前提是在β相区热加工或β相区退火，，且变形量小于50%，，从β转变温度以上缓慢冷却。冷却的快慢对α相的巨细影响很大，，快冷时，，得到的α相较窄，，缓慢冷却时，，获得的α相较宽，，急剧冷却时，，可能得到的针状的马氏体α"[8]。魏氏组织有优良的断裂韧性，，原始β晶粒及齐全“晶界”的存在能够限度裂纹的扩大速度。由于没有其它相的牵制，，β相的晶界容易迁徙，，造成晶粒长大，，因而合金塑性、、、委顿性较差，，拉伸机能不好，，所以在现实的工业出产中，，应该尽量避开这种组织的出现。

3.2 网篮组织

第二类如图3（b）所示为网篮组织，，网篮组织是在茁相区加热，，并在α+β相区最终变形的了局，，变形量较大，，约莫为0.5~0.8，，β相及晶界的处α相被粉碎，，冷却后α束变细，，尺寸也变短小，，且互订交错杂乱分列，，呈网篮状，，最后形成了网篮组织；；；特点是α、、、β交错分列强度高，，但塑性差，，与魏氏组织相比，，其塑性，，委顿韧性比力高，，但断裂韧性低，，目前可包办魏氏组织利用于在高温前提下持久受力的零部件。

3.3 双态组织

第三类如图3（c）所示为双态组织，，双态组织是在热处置温度低于β相变点较少加热或变形时获得的综合机能比力好的组织，，其组织特点是在转变β组织上散布肯定数量的等轴的初生α相。一种是片状α束域，，散布在β转变组织中；；；另一种是散布在β转变组织间，，数量小于50%的α相，，这种α相是等轴状。双态组织不仅有较高的委顿强度、、、塑性，，其蠕变机能、、、热不变机能及委顿机能也比力好。

3.4 等轴组织

第四类如图3（d）所示为等轴组织，，等轴组织与双态组织一样，，都是初生的α相和β转变组织，，只是初生α相的含量有差距（大于50%）。等轴组织加热属于α+β相区，，变形温度较高，，会产生再结晶，，获得齐全等轴的α+β组织，，若是变形温度较低时，，再结晶部门产生或者不产生时，，可进行再结晶退火，，仍可获得等轴组织，，钛合金中等轴α相的含量影响合金的塑性，，含量越高，，塑性越好。其组织特点刚好与魏氏组织相反，，利益是优良的塑性、、、委顿强度及抗缺口敏感性，，弊端是断裂韧性，，蠕变机能相对较差。

4、、、瞻望

随着科技的进取和现代工业的发展，，钛合金在军工和民用领域的利用也越来越宽泛，，在汽车行业，，钛合金的利用不仅能减重，，更能满足环保的要求，，将来航空航天和推力系统必要钛合金资料拥有更小的密度，，更高的强度、、、工作温度和弹性模量，，对资料机能的要求也逐步提高，，高强度、、、高硬度、、、高耐热性的资料越来越受各领域的青睐，，优质轻型金属资料的钛合金必将包办部门传统的资料，，既减轻质量，，又降低成本，，达到降低能源亏损的主张，，因而高机能钛合金的钻研已成为重要的发展方向，，相信随着发展的必要，，钛合金在我国的市场远景会越来越好。

参考文件

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[3]白新房，，赵永庆，，郑翠萍，，等.分歧组织状态TC4钛合金力学机能钻研[J].钛工业进展，，2011，，28（3）：：：27-29.

[4]何丹琪，，石颢.钛合金在航空航天领域中的利用探求[J].中国高新技术企业，，2016，，27（18）：：：50-51.

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[9]任朋立.高温钛合金的利用及其发展远景[J].新资料产业，，2014（3）：：：56-58