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；；；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] 。。

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益以下时，为 α-Ti （hpc），晶格结构为密排六方，温度在 882益以上时，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；；；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 Ti-6Al-4V 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 α 不变元素，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 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 β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 β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

[1]刘奇先，刘杨，高凯.合金的钻研进展与利用[J].航天制作技术，2011，8（4）：：45-48.

[2]吴欢，赵永庆，葛鹏，等.β 不变元素对钛合金 α 相强化行为的影响[J].罕见金属资料与工程，2012，41（5）：：807-810.

[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.

[5]Klenz E. Titaniium Industry Overview [C]. InternationalTitanium Association: TITANIUM 2008. 2008, 117-119.

[6]黄晓艳，刘波，李雪.钛合金在军事上的利用[J].轻金属，2005（9）：：51-53.

[7]金和喜，魏克湘，李建明，等.航空用钛合金钻研进展[J].中国有色金属学报，2015（2）：：280-292.

[8]蔡一湘，李达人.粉末冶金钛合金的利用近况[J].中国资料进展，2010，29（5）：：31-37.

[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