引言

钛及钛合金拥有优良的综合机能，，，在航空航天、石油化工、生物医学、环境；さ攘煊虻睦枚己芸矸海，，有较高的比强度，，，优良的耐侵蚀、耐高温等机能，，，在金属资料王国中被称为“全能金属”，，，是继铁、铝之后极具发展远景的“第三金属”和“战术金属”[1] ，，，作为高机能航空航天结构的关键资料，，，其机能对飞行器结构、质量、效能、服役靠得住性和使用寿命都拥有重要的作用！。

作为飞机上重要的结构资料和职能资料，，，近十几年国内外关于钛合金资料的利用及钻研也越来越多！。战斗机和轰炸机的用钛量在不休提高，，，美国的 F-15，，，从 20%升至 27%，，，美国 F-22 战机的用钛量升为 41% [2] ！。

1、钛合金的特点及利用

钛有两种晶格类型，，，相互之间能够产生同素异构转变：：：温度在 882益以下时，，，为 α-Ti （hpc），，，晶格结构为密排六方，，，温度在 882益以上时，，，为 β-Ti （bcc），，，晶格结构为体心立方！：：：辖鹪氐姆制缍韵啾湮露鹊挠跋煲埠艽螅，，可分为三类：：：

1）不变 α 相，，，能提高相变温度的 α 不变元素有：：：Al、C、O、N 等；

2）不变 β 相，，，能降低相变温度的 β 不变元素有两类：：：同晶型 Mo、Nb、V 等；共析型 Cr、Mn、Cu、Fe 等；

3）中性元素，，，其对相变温度的作用很！：：：Zr、Sn 等！。分歧元素对相变温度的作用分歧，，，对应的温度变动如图1所示！。

钛密度为 4.5g/cm³ ，，，属于轻金属，，，熔点为 1669℃，，，化学活性大，，，容易与空气中的氧产生反映天生致密的氧化膜，，，阻止进一步氧化，，，高温时，，，反映剧烈，，，氧化膜脱落会加快反映速度，，，所以，，，在钛合金的制备过程中，，，真空或气体；な羌缺匾！。

钛合金作为利用宽泛的结构资料，，，比铝、钢强度高，，，并且在海水中有较好的抗侵蚀和耐低温的机能！。目前，，，飞机的机架、起落架、机身蒙皮以及发起机的叶片等制作资料的选择，，，重要起源于钛合金及其复合伙料，，，基于钛合金的发展水平，，，能够作为判断先进水平检测的重要指标 [4] ！。随着钛合金用量的不休增长，，，其利用也越来越宽泛！。由于钛的无毒、质轻、耐侵蚀、强度高以及较好的生物相容性等特点，，，能够作为植入人体的植入物和手术机械等资料；鉴于其优良的结构弹性，，，能够用来减轻设备的质量，，，提高机能，，，增长寿命！。例如 Ti-6Al-4V 制作的榴弹炮座，，，质量降低了31%，，，选取钛合金包办轧制均质钢，，，在制作坦克其它部件的过程中，，，减重可达 420kg 以上 [5] ！。钛合金在航海领域也有很好的发展远景，，，其耐蚀性、高比强度、无磁等个性使得其在发起机、螺旋桨、声纳系统等装置的利用极为宽泛！。

2、钛合金的分类

钛会产生同素异构转变，，，在低温时，，，稳态的 α-Ti 是密排的晶格结构；高温时，，，β-Ti 的体心晶钛合金组织有 α 型、α+β 型、β 型三种结构，，，对应的符号为 TA、TC、TB！。

2.1 α 型钛合金

α 钛合金是单相合金，，，其组织是 α 相固溶体，，，符号用TA 暗示！：：：辖鸬闹匾匚行栽鼗 α 不变元素，，，例如 Al、Sn、Zr 等，，，根基不含 β 不变元素！。工业纯钛，，，组织均为 α 相，，，属于典型的 α 型钛合金！。α 型钛合金的抗氧化能力和切削加工机能优良，，，其强度和蠕变抗力在 500~600℃领域内仍可维持，，，弊端是无法尝试热处置工艺进行强化，，，室温的强度相对较低，，，退火后的强度变动量很小或根基无变动！。

2.2 α+β 型钛合金

α+β 型钛合金的组织为 α 相、β 相的两相合金，，，符号用 TC 暗示！。它是双相合金，，，α 相和 β 相的比例取决于合金的成分，，，重要与 β 不变元素的含量有关，，，β 相所占的比例约为 1/20~1/4！。α+β 型合金有较好的组织与机能，，，比力适合热处置强化，，，热加工过程中最能体现合金的塑韧性和高温变形能力！。这类合金最大的特点是能够通过分歧的热处置工艺，，，获得分歧的组织状态如魏氏组织、网篮组织、双态组织和等轴组织，，，进而得到分歧的合金机能！。

2.3 β 型钛合金

β 钛合金是由 β 相组成的单相合金，，，符号用 TB 暗示！。其中，，，β 不变元素的含量大于 17% [6] ，，，β 单相组织的晶粒通常要大于等轴的 α 或 α+β 组织，，，并且能够进行淬火、时效强化！。强度高，，，变形能力好，，，但焊接机能和热不变性较差，，，持久处于高温前提下会产生硬脆相，，，因而不宜在高温下使用，，，并且耐热性也不好！。

3、钛合金的典型组织

TC4 是典型的 α+β 双相钛合金，，，利益是能够进行热处置强化，，，热处置工艺分歧，，，合金的显微组织也分歧，，，重要有以下四类，，，其显微组织如图 3 所示 [7] ：：：

3.1 魏氏组织

第一类如图 3（a）所示为魏氏组织，，，其组织特点是 β晶粒比力清澈且保留齐全，，，晶界比力显著，，，晶内 α 相呈层片状、粗针或细针状规定分列，，，天生的前提是在 β 相区热加工或 β 相区退火，，，且变形量小于 50%，，，从 β 转变温度以上缓慢冷却！。冷却的快慢对 α 相的巨细影响很大，，，快冷时，，，得到的 α 相较窄，，，缓慢冷却时，，，获得的 α 相较宽，，，急剧冷却时，，，可能得到的针状的马氏体 α [8] ！。魏氏组织有优良的断裂韧性，，，原始 β 晶粒及齐全“晶界”的存在能够限度裂纹的扩大速度！。由于没有其它相的牵制，，，β 相的晶界容易迁徙，，，造成晶粒长大，，，因而合金塑性、委顿性较差，，，拉伸机能不好，，，所以在现实的工业出产中，，，应该尽量避开这种组织的出现！。

3.2 网篮组织

第二类如图 3（b）所示为网篮组织，，，网篮组织是在 β相区加热，，，并在 α+β 相区最终变形的了局，，，变形量较大，，，约莫为 0.5~0.8，，，β 相及晶界的处 α 相被粉碎，，，冷却后 α 束变细，，，尺寸也变短！。，，且互订交错杂乱分列，，，呈网篮状，，，最后形成了网篮组织；特点是 α、β 交错分列强度高，，，但塑性差，，，与魏氏组织相比，，，其塑性，，，委顿韧性比力高，，，但断裂韧性低，，，目前可包办魏氏组织利用于在高温前提下持久受力的零部件！。

3.3 双态组织

第三类如图 3（c）所示为双态组织，，，双态组织是在热处置温度低于 β 相变点较少加热或变形时获得的综合机能比力好的组织，，，其组织特点是在转变 β 组织上散布肯定数量的等轴的初生 α 相！。一种是片状 α 束域，，，散布在 β 转变组织中；另一种是散布在 β 转变组织间，，，数量小于 50%的 α相，，，这种 α 相是等轴状！。双态组织不仅有较高的委顿强度、塑性，，，其蠕变机能、热不变机能及委顿机能也比力好！。

3.4 等轴组织

第四类如图 3（d）所示为等轴组织，，，等轴组织与双态组织一样，，，都是初生的 α 相和 β 转变组织，，，只是初生 α 相的含量有差距（大于 50%）！。等轴组织加热属于 α+β 相区，，，变形温度较高，，，会产生再结晶，，，获得齐全等轴的 α+β 组织，，，若是变形温度较低时，，，再结晶部门产生或者不产生时，，，可进行再结晶退火，，，仍可获得等轴组织，，，钛合金中等轴 α相的含量影响合金的塑性，，，含量越高，，，塑性越好！。其组织特点刚好与魏氏组织相反，，，利益是优良的塑性、委顿强度及抗缺口敏感性，，，弊端是断裂韧性，，，蠕变机能相对较差！。

4、瞻望

随着科技的进取和现代工业的发展，，，钛合金在军工和民用领域的利用也越来越宽泛，，，在汽车行业，，，钛合金的利用不仅能减重，，，更能满足环保的要求，，，将来航空航天和推力系统必要钛合金资料拥有更小的密度，，，更高的强度、工作温度和弹性模量，，，对资料机能的要求也逐步提高，，，高强度、高硬度、高耐热性的资料越来越受各领域的青睐，，，优质轻型金属资料的钛合金必将包办部门传统的资料，，，既减轻质量，，，又降低成本，，，达到降低能源亏损的主张，，，因而高机能钛合金的钻研已成为重要的发展方向，，，相信随着发展的必要，，，钛合金在我国的市场远景会越来越好！。

参考文件

[1]刘奇先，，，刘杨，，，高凯.合金的钻研进展与利用[J].航天制作技术，，，2011，，，8（4）：：：45-48.

[2]吴欢，，，赵永庆，，，葛鹏，，，等.β 不变元素对钛合金 α 相强化行为的影响[J].罕见金属资料与工程，，，2012，，，41（5）：：：807-810.

[3]白新房，，，赵永庆，，，郑翠萍，，，等.分歧组织状态 TC4 钛合金力学机能钻研[J].钛工业进展，，，2011，，，28（3）：：：27-29.

[4]何丹琪，，，石颢.钛合金在航空航天领域中的利用探求[J].中国高新技术企业，，，2016，，，27（18）：：：50-51.

[5]Klenz E. Titaniium Industry Overview [C]. InternationalTitanium Association: TITANIUM 2008. 2008, 117-119.

[6]黄晓艳，，，刘波，，，李雪.钛合金在军事上的利用[J].轻金属，，，2005（9）：：：51-53.

[7]金和喜，，，魏克湘，，，李建明，，，等.航空用钛合金钻研进展[J].中国有色金属学报，，，2015（2）：：：280-292.

[8]蔡一湘，，，李达人.粉末冶金钛合金的利用近况[J].中国资料进展，，，2010，，，29（5）：：：31-37.

[9]任朋立.高温钛合金的利用及其发展远景[J].新资料产业，，，2014（3）：：：56-58