↑↑钛是二战后于４０年代末至５０年代初开始工业化生产并逐步发展起来的一种高性能的重要结构材料。其最早的应用，就是为军事航空工业提供高性能材料。随着各国军事工业的发展，钛的应用领域被不断拓宽。至今，钛已在航空航天、核能、舰船、兵器等诸多领域获得越来越多的应用，成为重要的战略金属材料。↑↑↑ ↑

↑↑钛在军事工业上使用，主要是基于钛及钛合金具有的优异性能：①减轻结构质量，提高结构效率。先进的战技性能要求飞机具有比较低的结构质量系数↑↑↑(↑↑↑即机体结构质量／飞机正常起飞质量↑↑↑)↑↑↑，钛合金的密度小，比强度高，代替结构钢和高温合金，能大幅度减轻结构质量。②钛合金的耐热性符合高温部位的要求。目前经合金化后的热强钛合金最高使用温度可达５００℃～６００℃，结构钛合金的使用温度也可达３００℃～４００℃，常用的Ｔｉ６Ａ１４Ｖ能在３５０℃下长期工作，在飞机的高温部位↑↑↑(↑↑↑如后机身等↑↑↑)↑↑↑可取代因高温使用性能不能满足要求的铝合金，ＴＣ１１能在５００℃下长期工作，在发动机的压气机部位可取代高温合金和不锈钢。③可与复合材料结构匹配。为减轻结构质量和满足隐身要求，先进飞机大量使用复合材料，钛与复合材料的强度、刚度匹配较好，能获得很好的减重效果，同时，由于二者的电位比较接近，不易产生电偶腐蚀。④优异的耐蚀性。钛在中性和氧化性气氛及众多恶劣环境中具有比其它常用金属材料更优异的耐蚀性能，受环境条件制约的程度小。↑↑↑ ↑

↑↑除上述特性外，钛还具有高韧性、高弹性，无磁等诸多优点。这些都为钛在军事工业中的应用提供了可选择的条件。↑↑↑ ↑

↑↑钛的生产及军工用钛概况↑↑↑ ↑

↑↑自１９４８年美国开始海绵钛的工业化生产、１９５１年生产出钛加工材以来，钛首先用于飞机上。１９５４年钛用于Ｊ５７航空发动机，该发动机装于Ｂ５２战略轰炸机上。其后的一段时期，美国生产的钛材基本上用于军事工业，尤其以航空为主。６０年代以后，才逐步扩大民用领域的用钛比例。现在，美国军工用钛的比例已远低于包括民用航空在内的民用比例。但由于钛的总产量已比以前有大幅度增加，实际上军工用钛的数量则比以前高得多。↑↑↑ ↑

↑↑钛在飞机中的应用↑↑↑ ↑

↑↑钛合金是当代飞机和发动机的主要结构材料之一，美国在８０年代以后设计的各种先进军用战斗机和轰炸机中，钛的用量已在２０％以上。如第三代Ｆ１５战斗机的钛合金用量占２７％，而第四代Ｆ２２战斗机的钛合金用量占４１％，详见表１。↑↑↑ ↑

↑↑表１美国各种飞机中不同材料所占比例／％机型设计年份钛合金复合材料合金钢↑↑↑ ↑

↑↑Ｆ１４１９６９２４１３９１７↑↑↑ ↑

↑↑Ｆ１５１９７２２７２３６６↑↑↑ ↑

↑↑Ｆ１６１９７６３２６４３↑↑↑ ↑

↑↑Ｆ１８１９７８１５１０４９１７↑↑↑ ↑

↑↑ＡＶ８Ｂ１９８２９２６４４８↑↑↑ ↑

↑↑Ｆ１１７Ａ１９８３２５４０２０５↑↑↑ ↑

↑↑Ｂ１１９８４２２１４１１５↑↑↑ ↑

↑↑Ｃ１７１９８６９７７７１３↑↑↑ ↑

↑↑Ｂ２１９８８２６３８１９６↑↑↑ ↑

↑↑Ｆ２２１９８９４１２４１６５↑↑↑ ↑

↑↑Ｆ２２战斗机是美国洛克希德公司、波音公司和通用动力公司设计的战术战斗机，是目前世界上具有代表性的第四代战斗机。它首次将隐身、高机动性和敏捷性、不加力超音速巡航等特性融于一体，将作为美国空军２０００年以后的主力制空机种。↑↑↑ ↑

↑↑在选材方面，主要考虑的因素有：①非常规机动带来的减重要求；②超音速巡航导致的抗持续加温要求；③由隐身引出的对应用吸波材料的要求等。各种材料的结构质量比例见表２。表２Ｆ２２材料结构质量比例／％↑↑↑ ↑

↑↑８０年代Ｆ２２初设想ＥＭＤ↑↑↑ ↑

↑↑铝合金９．２３５１６↑↑↑ ↑

↑↑钛合金１５．９２４４１↑↑↑ ↑

↑↑钢２．７５５↑↑↑ ↑

↑↑热塑性复合材料４１．１１０１↑↑↑ ↑

↑↑热固性复合材料６．６１３２３↑↑↑ ↑

↑↑金属基复合材料１２．３↑↑↑ ↑

↑↑其它１２．２１３１４↑↑↑ ↑

↑↑可以看出，设想的钛合金用量比例为１５．９％，而进入工程制造和发展阶段，钛合金的比例已提高到４１％。↑↑↑ ↑

↑↑Ｆ２２主要使用了两种钛合金：Ｔｉ６２２２２↑↑↑(↑↑↑Ｔｉ６Ａ１２Ｓｎ２Ｚｒ２Ｃｒ２Ｍｏ↑↑↑)↑↑↑和Ｔｉ６Ａ１４Ｖ。Ｔｉ６Ａ１４Ｖ有锻态和铸态两种产品形式，Ｔｉ６Ａ１４ＶＥＬＩ合金在β退火条件下使用，另外，还使用了Ｔｉ６Ａ１４Ｖ液压导管；Ｔｉ６２２２２仅有锻态产品形式。在Ｆ２２的后机身段，钛的结构质量达５５％，多为耐热钛合金，其中也采用了Ｔｉ６Ａ１４ＶＥＬＩ。怀曼·戈登公司提供了发动机舱隔框。隔框为整体式Ｔｉ６Ａ１４Ｖ锻件。该锻件长３．８ｍ，宽１．７ｍ，重１５９０ｋｇ，投影面积大于５ｍ２。复杂的中机身段３０％为钛，有４个锻造的钛合金整体式承力框，其中最大的重２７７０ｋｇ，投影面积５．５３ｍ２，也是由怀曼·戈登公司提供。机翼结构中钛占４２％，主翼梁是由钛合金锻件切削而成。Ｆ２２中一个创新点是用钛合金制造主承力结构的复杂零件，采用热等静压技术，用一个复杂形状的铸件代替多零件的组装件，如副翼、襟副翼、方向舵制动器壳体、机体上连接机翼与机身的侧向接头及进气口框架。↑↑↑ ↑

↑↑Ｆ２２的发动机↑↑↑(↑↑↑Ｆ１１９↑↑↑)↑↑↑上还采用了美国新发展的阻燃钛合金ａｌｌｏｙＣ，用于高压压气机机匣、加力燃烧室筒体及尾喷管上。↑↑↑ ↑

↑↑对于舰载飞机，要求使用的材料：①有良好的综合性能，即具有高的疲劳强度和断裂韧性；②具有防盐雾、潮湿及霉菌的能力；③隐身性。表３为Ｆ／Ａ１８系列的材料分布。↑↑↑ ↑

↑↑表３Ｆ／Ａ１８系列飞机材料分布／％↑↑↑ ↑

↑↑Ｆ／Ａ１８Ｆ／Ａ１８Ｆ／Ａ１８↑↑↑ ↑

↑↑Ａ／ＢＣ／ＤＥ／Ｆ↑↑↑ ↑

↑↑铝７３４９．５５０２９↑↑↑ ↑

↑↑钛７１２１３１５↑↑↑ ↑

↑↑钢１０１５１６１４↑↑↑ ↑

↑↑复合材料８９．５１０２３↑↑↑ ↑

↑↑其它２１４２１１９↑↑↑ ↑

↑↑在Ｆ／Ａ１８中。钛合金主要用于飞机的承力框纵梁、翼根和尾部结构等关键部位。所用钛合金主要有Ｔｉ６Ａ１４Ｖ和Ｔｉ１５３↑↑↑(↑↑↑Ｔｉ１５Ｍｏ３Ａ１３Ｓｎ３Ｃｒ↑↑↑)↑↑↑。机身和机翼接头均采用β退火的Ｔｉ６Ａ１４Ｖ铸件。另外，为降低制造成本，提高材料利用率，在着陆拦阻钩支架接头及发动机安装架还采用了热等静压的Ｔｉ６Ａ１４Ｖ粉末冶金制造。↑↑↑ ↑

↑↑联合攻击战斗机↑↑↑(↑↑↑ＪＳＦ↑↑↑)↑↑↑是一种低成本、多用途战术攻击战斗机，将取代美国空军现役的Ｆ１６Ｃ和Ａ１０、海军的Ｆ／Ａ１８Ｅ／Ｆ、海军陆战队的Ｆ／Ａ１８和ＡＶ８Ｂ等机型，与Ｆ２２一起构成新一代战斗机的高、低搭配。目前，波音公司和洛克希德·马丁公司已分别完成了Ｘ３２和Ｘ３５验证机的研制工作。ＪＳＦ订单已超过３０００架，估计其总用钛量可达５５０００ｔ。将来ＪＳＦ的订单可能达到６０００架。↑↑↑ ↑

↑↑Ｖ２２是美国贝尔直升机公司为海军陆战队研制的运输型倾转旋翼机，具有直升机能垂直起降、悬停等飞行优点，又增加了固定翼飞机高速飞行与远航程的优点。有ＭＶ２２突击运输型、ＨＶ２２战斗搜索和救援型、ＣＶ２２远程作战型和ＳＶ２２反潜型等多种型号。Ｖ２２倾转旋翼机是能与喷气发动机或直升机的发明相媲美的技术。其中风挡密封框架、发动机短舱主结构、主防火墙等使用了钛合金，而作为转子系统、发动机主要支承件的传动接头，则由Ｈｏｗｍｅｔ公司用一个整体钛铸件取代了原有的４３个元件和５３６个紧固件。↑↑↑(↑↑↑未完待续↑↑↑)↑↑↑↑ ↑

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↑↑作者单位：西北有色金属研究院↑↑↑ ↑

↑↑（原载《钛工业进展》）↑↑↑