航空鈦合金材料體系及鈦合金化特點

一、航空鈦合金類型

  鈦合金是在純鈦中加入一種或幾種其他合金元素，通過真空熔煉工藝熔煉，并可進(jìn)一步通過熱機(jī)械處理、粉末冶金、焊接和鑄造等工藝方法制造各種產(chǎn)品的合金。鈦合金具有密度低（4.5/㎝3，是低碳鋼的57%）、比強(qiáng)度高、耐蝕性好、熱導(dǎo)率低、無毒無磁、可焊接、生物相容性好、表面可裝飾性強(qiáng)的特性，他是一種輕質(zhì)高強(qiáng)度耐蝕結(jié)構(gòu)材料，在武器裝備中具有廣泛的應(yīng)用前景，并已經(jīng)廣泛應(yīng)用于化工、石油、電力、醫(yī)療、建筑、體育用品等領(lǐng)域。

  鈦合金的分類方法有很多種，例如，按組織結(jié)構(gòu)可分為α型鈦合金、近α型鈦合金、α-β型鈦合金、近β型鈦合金、亞穩(wěn)定β型鈦合金、β型合金等；按使用的領(lǐng)域可分為結(jié)構(gòu)鈦合金、熱強(qiáng)鈦合金、耐蝕鈦合金和低溫鈦合金等；按制備方法分為變形鈦合金，鑄造鈦合金和粉末鈦合金。

㈠飛機(jī)結(jié)構(gòu)鈦合金類型

  飛機(jī)結(jié)構(gòu)鈦合金按設(shè)計用途和材料特性可分為低強(qiáng)度高塑性鈦合金、中強(qiáng)度鈦合金、高強(qiáng)度鈦合金和損傷容限型鈦合金等。

①低強(qiáng)度高塑性鈦合金。抗拉強(qiáng)度低于700MPa的鈦合金屬于低強(qiáng)度高塑性鈦合金，主要有TA18鈦棒、TC1鈦棒、TC2鈦棒等。其主要特點是低合金化，高塑性和高韌性、并具有高可焊性、可成形性等、主要用來制造各種鈑金件、蒙皮、管材零件等。

②中前度鈦合金。抗拉強(qiáng)度在700MPa~1000MPa范圍的太合計為中強(qiáng)度鈦合金，主要有TA5鈦棒、TC4鈦棒、TC6鈦棒等。這類合金的主要特點是具有良好的綜合性能，既有較高的強(qiáng)度，又有足夠的塑性以及優(yōu)良的焊接性能，多用于制造承力構(gòu)件。

③高強(qiáng)度鈦合金。抗拉強(qiáng)度超過1000MPa。范圍的鈦合金為高強(qiáng)度鈦合金，主要有TB5鈦合金、TB6鈦合金、TC6鈦合金、TC18鈦合金等。這類合金主要用于制造強(qiáng)度要求高、代替鋼可達(dá)到高減重效果的承力構(gòu)件、鈑金件和經(jīng)固件等。

④損傷容限型鈦合金。具有高斷裂韌度和低疲勞裂紋擴(kuò)展速率的中/高強(qiáng)度鈦合金稱為損傷容限型鈦合金，主要有TC4-DT和TC21等。這類合金是按耐久性/損傷容限設(shè)計準(zhǔn)則運用飛機(jī)構(gòu)件的承力構(gòu)件，可進(jìn)一步提高飛機(jī)設(shè)計使用壽命和降低使用壽命期內(nèi)的維修與維護(hù)成本。