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102材料导报A:综述篇2011年1月(上)第25卷第1期

航空用钛及钛合金的发展及应用*

黄张洪,曲恒磊,邓超,杨建朝

(西部钛业有限责任公司,西安710201)

摘要由于钛合金具有高比强度、较宽的工作温度范围和优异的腐蚀抗力,因而广泛应用于航空工业。介绍
了几种典型的钛合金在航空工业的应用发展及我国钛加工材的应用现状和面临的挑战。
关键词钛合金比强度应用现状

DevelopmentandApplicationofAerialTitaniumandItsAlloys
HUANGZhanghong,QUHenglei,DENGChao,YANGJianchao

(WesternTitaniumTechnologiesCo.,LTD,Xian710201)

AbstractForthehighspecificstrength,wideworkingtemperaturerangeandgoodcorrosionresistancepro
perties,titaniumalloysarewidelyusedinaerialindustry.Thehistoryandexistingconditionforapplicationsoftita
niumalloysinourcountryandchallengesforusarediscussed.
Keywordstitaniumalloys,specificstrength,applicationcondition

0引言

由于钛合金具有高比强度、较宽的工作温度范围和优异
的腐蚀抗力,因而在航空及宇航工业得以广泛应用。20世纪
50年代,军用飞机进入了超音速时代,航空发动机相应地进
入喷气发动机时代,要求使用在室温、中温下具有更高比强
度的新材料,原有的铝、钢结构已不能满足新的需求,而钛合
金恰恰在这一时期刚刚具备了工业生产能力,正适应了超音
速军机发展的需要[1]。
世界钛市场中最大的用户始终属于航空,当今世界航空
工业的兴衰仍对钛合金的研究、生产和应用起举足轻重的作
用。相应地,衡量一个国家航空工业发展水平的一个重要标
志就是航空用钛的需求量占钛总需求量的百分比。世界范
围内航空钛加工材需求占钛材总需求量的50%左右,其中美
国1990年至1997年期间航空航天工业的钛材需求量约占
美国钛材总需求量的70%,在航空航天工业中民用量又为军
用量的2倍多,而我国钛加工材应用于航空工业的份额不足
20%,还有极大的发展空间。随着国民经济的发展和大飞机
计划的启动,先进大飞机及其发动机对高性能、低成本、高效
率、低污染提出了极高要求,是先进航空钛合金材料和热工
艺发展的强大驱动力。
钛及钛合金在航空工业中的应用
1由于宽体A350客机碳复合材料用量大,所以用钛量约
由于碳复合材料和钛合金都具有密度小、比强度高等优100t,高于A380客机的90t。图2[2]给出了A350客机用钛
异性能,特别是钛合金与碳复合材料有很好的相容性,因此,的主要部位和部件,主要有起落架、机翼结构、发动机悬架、
钛是一种较理想的航空结构材料。就目前的趋势来看,越是机翼高压油管气管、紧固件、舱门、机舱面板或隔板、座椅导
先进的新型飞机,越是宽体飞机,用钛量越大(见图1)。轨、尾锥和辅助动力舱的隔热屏等。不仅是机身,目前大飞

*国家科技支撑计划课题(2007BAE07B02)
黄张洪:男,1979年生,博士Tel:02986968630Email:[e-mail]
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机用主流的高涵道比涡轮风扇发动机也大量用钛。军机与试飞后其量产期推后了一年半至2010年,预计2011年这两
民用飞机的用材趋势相同,而且用钛的比例更高。在20世种型号的飞机将量产,从而带动世界航空用钛材的需求。未
纪80年代以后美国设计的先进军用战斗机和轰炸机中,钛来大型飞机取代支线,宽体取代窄体将成为趋势。据国际航
合金用量已稳定在20%以上。空权威组织Theairlinemonitor预测,2008年-2010年仅双
1.1飞机机体的钛用量通道飞机一个单项的用钛量就将达到近7万t,而钛加工材
在军机方面,使用新材料的比例远远高于民用飞机。此产量居于世界第二的中国14家企业2009年的钛材总产量
外美国1970年开始服役的C5上钛合金的质量分数为6%,只有2.77万t,市场潜力巨大。但是由于民用飞机更强调经
而1992年开始服役的C17已增至10.3%,钛零件总质量达济性和安全性,因而不能像新型战斗机一样达到单架用钛比
6.8t/架。俄罗斯的伊尔76运输机的钛合金用量达12%。例很高的状态。我国战