钛合金资料密度低、比强度高、耐侵蚀、组织机能不变性好，且拥有良好的综合机能。钛合金所拥有的这一系列凸起利益，使其在飞机结构和航空发起机中获得了越来越宽泛的利用。近年来，世界钛工业和钛材加工技术得到了飞速发展，海绵钛和钛合金加工材的出产和消费都达到了很高的水平。我国钛资源丰硕，储量居世界前列，目前已经成为世界上继美国、俄罗斯、日本之后，拥有齐全工业系统和出产能力的世界第4大钛工业国，加强我国钛合金资料的钻研和利用推广对推进我国航空工业的急剧发展拥有沉要意思。陪伴着钛工业的发展，我国钛脊合金的尺度从成立、发展也曾经历近40年，现已形成较为齐全的尺度系统。本文在对航空用钛合金资料和有关尺度的发展过程及近况进行论述的基础上，对航空用钛合金资料和技术尺度的未来发展趋向作了探求。
1、 航空用钛合金资料
航空工业部媒崆最早利用钛脊合金资料的。1952年，在路格拉斯的DC-7飞机的短舱及隔热墙上就使用了钛金属。50年代初期，一些军用飞机后机身的隔热板、机尾罩、减速板等受力不大的结构件也起头使用工业纯钛造作。进入60年代，飞机上的襟翼滑轧、承力隔框、中翼盒形梁、起落架梁等重要承力结构件也陆续选取了钛合金资料造作。近年来，航空工业对高强度、低密度资料的需要日益火急，使得钛合金资料的利用从战斗机拓展到大型军用轰炸机和运输机。钛合金资料的利用水平已成为衡量飞机先进性的沉要标志之一。在美国战斗机的更新换代中，钛合金和复合伙料的使用比例不休上升，第四代战斗机F-22所使用资猜中41%为钛合金，其中发起机的叶轮、盘、叶片、机匣、点火室筒体和尾喷管等均为钛合金资料造作。
几十年来，国内表针对航空利用所钻研迪胙合金资料获得了很大发展，很多合金也得到宽泛利用，其中利用最广的是Ti-6Al-4V和Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo（Ti6242）两个钛合金商标资料。
我国钛合金资料的研造从1956年起头，以仿造前苏联钛合金资料为主。近年来，我国新型钛合金钻研极度活跃，研造出很多拥有知识产权的新型钛合金，合金总数约70多种，其中无数已获得宽泛的利用。新开发的用于航空领域的新型钛合金重要有高温钛合金、高强高韧β型钛合金、阻燃钛合金等，其中高温钛合金是现代航空发起机的关键资料之一，也是钛合金的重要发展方向之一。
1.1 高温钛合金资料
高温钛合金以其良好的热强性和高的比强度，在航空发起机中获得了宽泛的利用，以其为资料出产的零件蕴含电扇盘、叶片、压气机盘等。欧美、俄罗斯等航空工业蓬勃国度先后研造出了在350℃～600℃环境中使用的高温钛合金，使用温度逐步提高。目前已成功地利用在军用和民用飞机发起机中的新型高温钛合金有：英国的IMI829、IMI834合金，美国的Ti1100合金，俄罗斯的BT18Y、BT36合金等，使用温度达550℃～600℃ [1-3] 。国表在传统高温钛合金的基础上仍在进行深入钻研。另表，钛铝化合物为基的Ti 3 Al（α2）和TiAl（γ）金属间化合物起头受到关注，成为未来航空发起机及飞机结构件最具竞争力的资料。
其最大利益是高温机能好（最高使用温度别离为816℃和982℃）、抗氧化能力强、抗蠕变机能好且质量更轻。目前，有两个以Ti 3 Al为基的Ti-21Nb-14Al和Ti-24Al-14Nb-3V-0.5Mo钛合金在美国起头批量出产。
近20年来，我国也自行研造了多种商标的高温钛合金，重要有Ti-55、Ti-60、Ti-600及7715系列合金等。
1.2 高强钛合金
高强度钛合金通常指抗拉强度在1 000MPa以上迪胙合金。在飞机上的利用重要蕴含起落架的扭力臂、支柱以及机身的承力隔梁等沉要结构件。目前，代表国际先进水平并在航空领域获得现实利用的高强度钛合金重要有β型钛合金Ti-1023，Ti-15-3，β-21S，α-β型两相钛合金BT22以及我国的TB10等。我国成功开发了TB6、TB8、TB10、TC21等高强钛合金，其中TC21和TB10（Ti-5Mo-5V-2Cr-3Al）最为典型。TC21钛合金拥有高强度、高韧性、高危险容限机能（较低的委顿裂纹扩大速度da/dN值和较高的委顿裂纹扩大门槛值?Kth）和委顿机能（优于通常TC4、TA15等中等强度钛合金）等综合机能匹配，是目前我国高强韧钛合金综合力学机能匹配最佳迪胙合金资料。
TB10合金是属于高强高韧近β型钛合金，拥有比强度高，断裂韧度好，淬透性高蹬着点，已在我国航空领域得到了现实利用。
1.3 阻燃钛合金
为解决航空发起机用钛合金资料的」点火”问题，以满足高推沉比发起机的必要，美国和俄罗斯从20世纪70年代起头就积极发展阻燃钛合金的研造，并先后成功研造出各自的阻燃钛合金。其他列国的阻燃钛合金根基处于钻研阶段，现实利用较少。目前国表比力典型的合金有美国的Ti-V-Cr系阻燃钛合金AlloyC、俄罗斯的Ti-Cu-Al系阻燃钛合金BTT-1、BTT-3。BTT-1、BTT-3钛合金拥有相当好的热变形工艺机能，可用其造成复杂的零件，但力学机能和熔铸机能差。AlloyC阻燃钛合金已成功地利用于F119发起机的高压压气机机匣、导向叶片和矢量尾喷管。我国在此方面的钻研起步晚，与国表差距较大，重要产品为全β型低成本阻燃钛合金Ti-40，其阻燃机能与美国的AlloyC合金相当，已研造出机匣并装机试车。
2 、钛合金有关尺度发展
2.1 国际钛脊合金尺度近况
目前国际尺度化委员会（ISO）尚无钛分标委，钛类尺度只有4个TC150分标委造订的表科植入物用钛材尺度。
列国之间业务中利用的尺度重要是美国、日本、俄罗斯和德国的尺度，尤其是美国的尺度。俄罗斯和德国尺度近年来变动不大，很少见到新订正的版本。美国的尺度系统中，蕴含钛类尺度的重要有：ASTM（American Society for Testing and Materials，美国资料与试验协会）、AMS（Aerospace Material Specifications，美国宇航资料规范）、ASME（American Society of Mechanical Engineers，美国机械工程师协会）、MIL（美国军用尺度）、AWS（American Welding Society，美国焊接协会）等，其中钛类尺度较全面的是ASTM、AMS、ASME等 [1，2] 。
MIL中有关航空用迪胙合金资料尺度已经取缔， 转化为相应编号的AMS尺度。
ASTM目前已有12 000余份尺度，在世界上得到高度关注和宽泛使用。据统计，已有2 800项美国军用尺度被ASTM尺度代替。ASTM系统蕴含迪胙类有关尺度共有28个，其中活性与耐熔金属委员会下属迪胙金属分委员会B10.01造订了13项（见表1）。
AMS尺度由美国SAE（美国汽车工程师协会）下属航空航天理事会的航空资料分会颁布，是美国资料专业数量最多的非当局尺度，作为最优良的采购规范，在世界航空领域享有很高的名誉，也是我国航空资料沉点参照的国表先进尺度。AMS尺度其有效尺度的数量靠近2 800项，已有超过1 270份被美国国防部选取。分会的14个专业委员会中，AMS-G专业委员会掌管钛合金和难熔资料有关尺度的造订。凭据SAE网站最新资料统计，AMS目前约有112个现行迪胙类尺度，编号领域重要集中在AMS4897～4999和AMS6900~6946（见表2）。尺度中蕴含大量的新合金，美国新开发钛合金的尺度重要是通过AMS造订并颁布的。
ASME是美国机械工程师协会(The American Society of Mechanical Engineers)造订的建造规范及其资料尺度。钛类尺度重要在第II卷（资料篇）的B类—非铁基资猜中，这些尺度全数引用了ASTM相应的资料尺度和资料试验尺度。
2.2 我国钛脊合金尺度发展过程
我国钛脊合金的出产起步于20世纪50年代，1964年实现了钛加工材的工业化出产。我国钛合金的尺度是随着我国钛工业发展而成立、发展和美满的，经过40多年的发展，目前已经形成了GB和GJB两大类系统。GB以满足民用为主，两全军用的通常通用要求，采标对象重要是ASTM和ASME。GJB则是为满足军品的需要，采标对象重要是AMS和MIL。
2.2.1 钛合金国标的发展
1970年，我国由冶金部正式颁布了第一部钛类尺度YB761-70《钛脊合金商标和化学成分》，成立了以原苏联尺度为基础的我国钛加工材商标系列。凭据使用状态的组织，将α钛合金、β钛合金和（α+β）钛合金的商标别离以TA、TB、TC加上合金挨次号来暗示。共蕴含21个商标，其中纯钛4个，合金17个。同时颁布了钛带材行业尺度YB763-70。1983年在原有冶金部尺度的基础上，造订了我国第一部《钛脊合金商标和化学成分》国度尺度GB 3620-1983。删除了原尺度中的3个商标，保留了18个商标 [4] 。
从20世纪90年代初期起头国度对尺度进行订正，借鉴美国的经验，引入了钛合金资料用户的“复验分析允许误差”理想，将GB 3620-1983分为两个尺度，一个是GB/T 3620.1《钛脊合金商标和化学成分》，和GB/T 3620.2《钛脊合金加工产品化学成分及成分允许误差》。在GB/T 3620.1中纳入了新合金商标TA0，TA7ELI，TA9，TA10，TB3，TB4，TC11，TC12，同时删除了TA8和TC7两个合金。商标数量为24个。
2006年，国度对钛类尺度进行了第3次订正和美满，GB/T 3620.1-2007除增长大量的新合金商标表，对纯钛商标及化学成分进行了沉大调整，取缔了TAD和TA0商标，并对化学成分进行了全面调整，与国际尺度ISO和ASTM一致。另表，在原24个商标的基础上新纳入54个新商标，删除了2个商标，商标总数达到了76个 [5] 。
截至2008年，我国钛脊合金类GB有45项，其中与航空用钛材有关的尺度16项，化学分析步骤尺度25项，其他步骤类尺度4项。表3为其余16项与航空用钛材有关的重要钛类尺度的发展情况。
另表，2009年4月有5项关于钛脊合金步骤类的GB颁布，已于2010年2月1日执行（见表4）。
从表3和表4中能够得知，我国在原料（海绵钛）、合金成分、半制品加工材（钛棒材、板材、带材、箔材、丝材、管材、饼材、环材）、铸造产品（铸件和铸造合金）、资料组织结构、有关检验步骤、试验步骤和废料回收利用等方面均规划造订了有关迪胙合金资料的国度尺度，根基满足了航空用钛合金资料的有关需要。
2.2.2 钛合金国军标的发展
为了满足航空、航天等国防工业对钛合金资料更高要求的需要，1983年我国确立了国度军用尺度系统，并于1987年8月28日通过鉴定并于1988年正式执行了我国第一个钛类国度军用尺度GJB 391-1987《航天工业用TC4钛合金铸造饼材》。经过多年的发展和美满，到2000年已经初步形成了较齐全迪胙合金资料军用尺度系统。尔后到目前的一段功夫内，并没有增长新的尺度，只是更新了14项旧尺度。目前现行GJB中与钛脊合金有关的有34项，涉及航空工业的重要有25项，其中关于铆钉的有9项、螺栓1项，其余15项为沉要钛材的尺度（见表5）。
从表5中能够得知，我国对飞机结构件用迪胙合金资料铺排造订了棒材、线材、板材、带材、管材、锻坯、钛锻件规范，对发起机结构件用迪胙合金资料铺排造订了压气机叶片用钛合金棒材规范、钛合金饼、环坯规范、钛毛细管规范。在工艺尺度方面，造订了合用于蕴含航空行业在内的通用迪胙合金资料热处置工艺尺度。
这些尺度简直立，根基上满足了我国航空工业中已定型的诸多型号飞机和发起机出产的使用需要，为我国航空工业的进取阐扬了沉要作用。
3 、航空用钛合金资料和技术尺度的未来发展趋向初探
相对于美国、前苏联、德国、英国、法国等工业化国度在钛合金工业领域发展而言，我国在钛合金资料方面的钻研和利用起步较晚。与上述钛工业化强国存在不幼的差距。我国出产的熔炼用的海绵钛的纯净度低，钛合金铸锭的杂质含量高，组织均匀性差，熔炼工艺的不变性不高。钛合金半制品加工设备的能力普遍偏低，同时造成钛合金半制品的质量低且不不变。
从钛合金资料尺度角度来看，与美国112项AMS宇航专用钛合金资料尺度相比，我国迪胙合金资料尺度数量显著不能满足于未来航空工业的发展需要。在尺度的技术内容方面与上述国度的差距则重要体此刻钛合金半制品的规格、质量要求、检验测试伎俩及品种类型等。
我国钛合金资料和钛合金资料尺度与这些国度产生差距的原因有两方面：一是我国钛工业化汗青的功夫短，在我国起头钛合金钻研的时辰，上述国度已经进入钛的工业化阶段了；二是终端航空兵器设备的差距，各类型号的大型军用运输机、轰炸机、歼击机、武装直升机等。
为了满足我国航空兵器设备的需要，更好地服务于国防事业，在钛合金资料的钻研和利用领域脊合金资料的尺度化工作领域应着手发展以下的工作。
4 、结论
4.1 钛合金在航空领域利用宽泛，是飞机和飞机用发起机的沉要结构资料。
4.2 在新型钛合金钻研方面，目前国内比力活跃；未来发展能满足蕴含高强、高韧、高温、阻燃和危险容限型的各类设计使用要求迪胙合金资料钻研以及对这些资料的大规格和超大规格半制品的钻研是必然趋向。
适应航空兵器设备幼型化、超大型化及多样化种类规格的需要，以及高空、高速、高机动性、超远航程等特殊要求，发展能满足蕴含高强、高韧、高温、阻燃和危险容限型的各类设计使用要求迪胙合金资料钻研。对大规格和超大规格迪胙合金棒材、板材、带材、锻坯、锻件、环形件、铸件，高机能的管材、紧固件，大型、复杂、精密铸件，阻燃资料，600℃及以上的高温资料，型材等赐与优先钻研。
对大型钛合金铸造、挤压、轧造加工设备、热处置设备及熔炼设备加快设计造作和设备速度，为实现大型钛合金半制品出产加工创造前提。
成立并美满钛合金型材的出产加工，在满足航空兵器设备需要的同时，填充了我国钛合金半制品加工方式的空缺。
在确保正确性、经济性和靠得住性的前提下，发展钛合金半制品规格和质量方面检验测试设备研造和步骤钻研，为钛合金资料工业化提供技术支持。
未来迪胙合金资料的尺度化工作应在上述钛合金资料工业化的基础上发展。将新研造的各类资料，半制品的分歧种类、规格，新的检验、测试步骤，加工、处置工艺造订为相应的国度尺度、国度军用尺度或航空行业尺度７⒄诡押辖鹱柿系某叨然ぷ，在借鉴上述钛工业化强国技术经验的同时，更应沉点凸起我国的发展特色。强化吸收，但力求协调合用，切合我国的具体情况，使钛合金资料的尺度在我国的国防工业系统中阐扬应有的效力。
4.3 国际上迪胙工业化强国在钛合金资料尺度方面拥有相对美满的系统，我国钛材尺度经过多年的成立和改进，系统已初步形成，但仍需进一步美满。
[参考文件]
[1] 许国栋，王凤娥. 高温钛合金的发展和利用[J]. 罕见金属，2008, 32（6）:774-780.
[2] 蔡建明，李臻熙，马济民，黄旭，曹春晓. 航空发起机用600℃高温钛合金的钻研与发展[J]. 资料导报, 2005,19(1):50-53.
[3] 毛幼南，赵永庆，杨冠军. 国表航空发起机用钛合金的发展示状[J]. 罕见金属快报, 2007, 26（5）.
[4] 黄永光. 我国钛脊合金商标的发展和尺度化[J]. 罕见金属快报, 2008, 27（4）.
[5] 黄永光. 我国钛脊合金板材尺度化近况[J]. 钛工业进展, 2009, 26（2）.
有关链接
