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钛合金:技术成熟航空航天受益 钛材需求不足持续
发布时间:[1/20/2015]
    钛合金主要用于制作飞机发动机压气机部件,其次为火箭、导弹和高速飞机的结构件
  在众多金属材料中,“钛”或许是一个相对陌生的名字,然而殊不知其在20世纪50年代就有所发展,并因强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点而被广泛用于各个领域。当时世界许多国家都纷纷认识到钛合金材料的重要性,相继对其进行研究开发,并得到了实际应用。
  国内钛合金开发已成熟
  抗蚀性好、低温性好、导热系数小、弹性模量小,在众多金属材质中这些是钛最夺人眼球的特点,钛及钛合金主要限制是在高温与其它材料的化学反应性差,此性质迫使钛合金与一般传统的精炼、熔融和铸造技术不同,甚至经常造成模具的损坏;结果,使得钛合金的价格变得十分昂贵。
  因此,它们刚开始大多用在飞机结构、航空器,以及用在石油和化学工业等高科技工业。
  不过由于太空科技的发达、人民生活质量的提升,所以钛合金也渐渐地用来制成民生用品,造福人民的生活,只是这些产品价格仍然偏高,多属于高价位的产品,这是钛合金无法发扬光大的最大的致命伤。
  钛合金主要用于制作飞机发动机压气机部件,其次为火箭、导弹和高速飞机的结构件。
  60年代中期,钛及其合金已在一般工业中应用,用于制作电解工业的电极,发电站的冷凝器,石油精炼和海水淡化的加热器以及环境污染控制装置等。钛及其合金已成为一种耐蚀结构材料。此外还用于生产贮氢材料和形状记忆合金等。
  中国于1956年开始钛和钛合金研究;60年代中期开始钛材的工业化生产并研制成TB2合金。钛合金是航空航天工业中使用的一种新的重要结构材料,比重、强度和使用温度介于铝和钢之间,但其强度高并具有优异的抗海水腐蚀性能和超低温性能。
  1950年美国首次在F-84战斗轰炸机上用作后机身隔热板、导风罩、机尾罩等非承力构件。
  60年代开始钛合金的使用部位从后机身移向中机身、部分地代替结构钢制造隔框、梁、襟翼滑轨等重要承力构件。钛合金在军用飞机中的用量迅速增加,达到飞机结构重量的20%~25%。70年代起,民用机开始大量使用钛合金,如波音747客机用钛量达3640公斤以上。马赫数大于2.5的飞机用钛主要是为了代替钢,以减轻结构重量。又如,美国SR-71高空高速侦察机(飞行马赫数为3,飞行高度26212米),钛占飞机结构重量的93%,号称“全钛”飞机。
  当航空发动机的推重比从4~6提高到8~10,压气机出口温度相应地200°C~300°C增加到500°C~600°C时,原来用铝制造的低压压气机盘和叶片就必须改用钛合金,或用钛合金代替不锈钢制造高压压气机盘和叶片,以减轻结构重量。70年代,钛合金在航空发动机中的用量一般占结构总重量的20%~30%,主要用于制造压气机部件,如锻造钛风扇、压气机盘和叶片、铸钛压气机机匣、中介机匣、轴承壳体等。
  航天器主要利用钛合金的高比强度,耐腐蚀和耐低温性能来制造各种压力容器、燃料贮箱、紧固件、仪器绑带、构架和火箭壳体。人造地球卫星、登月舱、载人飞船和航天飞机也都使用钛合金板材焊接件。