【本文來自微信公（gōng）眾號：晨源鈦業】
據國外媒體報道，英（yīng）國（guó）的羅爾斯-羅伊斯公司（Rolls-Royce）簡稱羅羅公司（RR），是世界上著名的航空、汽車發動機製（zhì）造公司（sī）與高檔轎製造（zào）公司，於3月製造出（chū）商標為UltraFan（超扇）的（de）航空發動機，當下在德比工廠（Derby）內生產的是（shì）發動（dòng）機模（mó）塊，首台演示發動機計劃今年12月下線。這台舉世無雙的超級（jí）發動機的風扇直徑3.6m，它（tā）的風扇係統是用碳纖維（wéi）增強的陶瓷基複合材料（liào）與鈦（tài）合金（jīn）製造的，在英（yīng）國的布裏斯托爾（Bristol）工廠（chǎng）製造，而它的傳動齒輪箱係統則在德國的達勒維茨（Darevinze）工廠加工，其傳動功率50MW。
報道（dào）稱，這台演示發動機是新型超扇係列發動機的基礎，而該係列發動機不但可裝於窄體民機（jī），也可（kě）為大型寬體民機提供（gòng）強（qiáng）大（dà）的動力，與羅羅公司的******代特倫特（Trent）發動機相（xiàng）比，燃油效率提高25%，首次試運行（háng），將使用****的可持續（xù）航空燃料，很可能是液氫與液（yè）氧。
公司發展（zhǎn）至今已擁有一批******的進口設備 : 進口高精（jīng）密CNC加工銑床，CNC高精密加工車床，北京（jīng）精密零件加工，進口模型批量真空製作機， 高亮度uv機，噴漆房，烤漆櫃，圖（tú）標文（wén）字絲印機，鐳雕激光機，噴砂機，打孔攻絲機（jī）、火花機、線切割設備等等。
超（chāo）扇發動機的尖端關鍵技術采用了（le）經過考驗的全新的******3（Advance 3）核心構架與（yǔ）阿（ā）利克西斯（ALECSyS）稀薄燃燒係統，不但有***高的燃燒效率，而且溫室氣體排放少（shǎo），葉片用陶（táo）瓷基複合材料（CMC）製造，機罩材料為（wéi）鈦合金（jīn），每（měi）架（jià）飛機質量可減輕680kg。
鈦合金在航空（kōng）航天的應用
鈦合金（jīn）在航空工（gōng）業上的應用分（fèn）為飛機結構鈦合金和發動機結構（gòu）鈦合金。航天方麵，鈦合金主要作為火箭、導彈及宇宙飛船等的結構（gòu）、容器製造（zào）材料。飛機結構鈦（tài）合金使用溫度要求一般為350℃以下，要求具有高的比強度、良好的韌性、優異的抗疲勞性能、良好的焊接（jiē）工（gōng）藝（yì）性（xìng）能等。發動（dòng）機用鈦合金要求具有高的比強度、熱穩定性好、抗氧（yǎng）化、抗蠕變等性能。航天飛行器除航空用鈦合金（jīn）的性能需求外，還要求（qiú）能夠耐高溫、抗輻射等。
飛機鈦合（hé）金結構件主要應（yīng）用（yòng）部位有起落架部件、框、梁、機身蒙皮、隔熱罩等。俄（é）羅斯的伊爾（ěr）-76飛機采用高強度BT22鈦合金製（zhì）造起落架（jià）和承力梁等關鍵部件。波音747主起落（luò）架傳動橫梁材料為Ti-6Al-4V，鍛件長6.20米、寬0.95米，質量達1545千克。高強高韌Ti-62222S鈦合金被用在C-17飛機水（shuǐ）平安定麵轉軸（zhóu）關鍵部位。F-22飛機發動機所處的後機身（shēn）區域及機尾隔熱罩設計為鈦合金薄壁結構，具備良好的耐溫性能。
航空發（fā）動機方麵（miàn），鈦（tài）合金材料的應用領域（yù）有壓氣機盤、葉片、鼓筒、高壓壓氣機轉子（zǐ）、壓（yā）氣機機匣等（děng）。現代渦輪發動機結（jié）構重量的30%左右為采用鈦合金材料製（zhì）造，鈦合金（jīn）的應用降低了壓縮機葉片和風扇葉片的質量，同時還延長了零部件的壽命與檢查間隔。波音747-8GENX發動機風扇葉片的前緣與尖部，采用了鈦合金防護套，在10年的服役期內僅做過3次更換。
航空用鈦合金鍛（duàn）件需要經過鑄錠、製坯、模鍛、機加等過程，獲得所需（xū）要的材料組織和性能，往往用其來製造飛機（jī）骨架主承力（lì）構件（jiàn）和發動機轉子等。按照HB5024-1989，大型鍛件的外徑（jìng）不小於500毫米。隨著飛機和發動機的發展，航（háng）空鍛（duàn）件的質（zhì）量要求越來越高、尺寸越來越大、形狀（zhuàng）越（yuè）來越複雜。飛機結構件外形（xíng）複雜（zá），材料利用率一般不超過10%。F-22飛機四個大型主（zhǔ）承（chéng）力加強框材料為Ti-6Al-4V ELI，模鍛件（jiàn）的投影麵積為4.06～5.67平方米。近（jìn）年來，我（wǒ）國航空鈦合金的專業化鍛造設備有（yǒu）了（le）大（dà）幅度提升，現已經可以生產出5平方米（mǐ）級別的鈦合金整體鍛件。
航天飛行器在超（chāo）高溫、超（chāo）低溫、高真空、高應力、強腐蝕等極端條件下工作，除需要高超（chāo）的結（jié）構設計技術外，還依賴材（cái）料所具有的（de）優異特性（xìng）和功能。鈦合金在製造燃料儲箱、火箭發動機殼體、火箭噴嘴導管、人造衛星外殼（ké）等方（fāng）麵得到了典型應用。
由於鈦（tài）合金材料優異的性能，某些（xiē）航空飛行器的重點（diǎn）部位也采用鈦合金材料製造。如進氣（qì）道唇（chún）口是采用鈦合金材料3D打印方式製造（zào）的零件，實現了結構件與功能件（jiàn）的整體化設計、製造等。
航（háng）空航（háng）天工業中常用的鈦合（hé）金緊固件主要包括鉚釘、螺栓及特種緊固件等。
美國F-22飛機上使用的鈦合金緊固件有：高（gāo）強鈦合金螺栓、環槽釘、光杆錐度高鎖螺栓、自夾（jiá）持螺栓、鈦铌鉚（mǎo）釘及粘接螺母（mǔ）。我國2014年首飛的國產商用大飛機C919，單（dān）機鈦合金緊固件用量達20萬件以上。鈦合金緊固件的開發（fā）和（hé）應用，為飛機結構（gòu）的進一步減重（chóng）提供（gòng）了可能。波音747飛機緊固件以鈦代鋼後，其結構重量減輕（qīng）1814千克。俄羅（luó）斯的伊爾-96飛機一架用14.2萬緊固件，以鈦代鋼後減重600千克。
鈦合金（jīn）材料飛機起落架零件
鈦合金具有優異的耐腐蝕性能，其正（zhèng）電位與碳纖維（wéi）複合（hé）材料相匹配（pèi），可有（yǒu）效防（fáng）止緊固件的電位腐蝕。Ti45Nb合金是美國航空航（háng）天工業大量應用的鉚釘材料，該材料在退火狀態具有較好的拉伸性能和剪切強度，可替代純（chún）鈦鉚釘。Ti45Nb材料還具有（yǒu）較高的塑（sù）性，適合於複合材料（liào）製造用連接鉚釘。
鈦合金的分類及製造方式（shì）
在鈦合金材料命（mìng）名方麵，國內通常將（jiāng）α型鈦合金（包括（kuò）近α型合金）以TA命名，β型鈦合金（包括（kuò）近β型合金）以（yǐ）TB命名，兩相混合的α+β型鈦合金以TC命名。如應用***為廣泛的（de）兩項混合型鈦合金Ti-6Al-4V，其對應的國內牌號為TC4。******標準GB/T3620.1-2007在1994年版本基礎上，新納入54個牌號、刪除兩個（gè）牌號，鈦及鈦合******號總數量達到76個。鈦合（hé）金的材料種類有棒材、絲材、板（bǎn）材、帶材（cái）、鍛件等。
經過***近三個五年計劃的材料（liào）研製，具有中國特色的新一代飛（fēi）機骨幹鈦合（hé）金材料已初具規（guī）模。我國自主研發的中強高損傷容限型鈦合金TC4-DT，名義成分與TC4相同，但降低了氧含量、斷裂韌（rèn）度得到提高。Ti45Nb（絲材）、TA18（管材）、TB8（板材、絲材、鍛件）、TC21（鍛件）等新材料（liào）也得到了良好的應用。結合已有的TC1/TC2（板材）、TC4（鍛件、板材、絲材）和ZTC4鑄（zhù）造鈦（tài）合金，形成了從低強高塑性、中強高塑性、高強高塑（sù）性、超高（gāo）強鈦合金和鑄（zhù）造鈦合金的完（wán）整主幹材料體係。
鈦合金及其零部件的製備與加工方法主要包括真空熔煉、鍛造、機械加工、熱處理、淨（jìng）近成形、焊接及表麵處理。由於鈦具有高化學活性，鈦及其合金的鑄（zhù）錠熔煉必須采用真空熔煉方法。鍛造變形是改變鑄鈦組織、獲得（dé）所需要的組織類型的（de）關鍵手段。鈦合（hé）金的機械加工（gōng）主要包括銑削加工、車削、鏜孔、鑽（zuàn）孔、攻絲等。高切削溫度、與刀具發（fā）生（shēng）化學反應、彈性模量較低是鈦合金難以加工的主要原因。鈦合金的熱處理主要有退火、固溶和時效等。
近淨成（chéng）形技（jì）術（shù）包括精密鑄造、等溫鍛造、粉末（mò）冶金、超塑（sù）成形（xíng）/擴散連接、激光快速成形、粉末注射成形等（děng）。近淨成形是提高材料利用率、通（tōng）過（guò）工藝控製可達到（dào）一定的（de）性能和外形尺寸要求的******加工技術。******的鈦合金（jīn）焊接技術有激光焊接、電（diàn）子束（shù）焊接（jiē）等。鈦合金對表麵狀態（tài）、表麵完整性非常敏感，由於其表麵硬度低而易發生微動磨蝕等問題（tí）。近些年來，鈦合金（jīn）表麵處理技術也獲得了長足的發展。熱滲鍍、氣相沉積、三束（shù）改性、轉化膜、形變強化、熱噴塗、化學（xué）鍍（dù）、電鍍等技術發展（zhǎn）迅速。
航空鈦合金（jīn）的發展（zhǎn）趨勢
隨著航空科技的迅速發展，麵對不斷提高的國防建設要求，新一代飛機必須滿足超高速、高空、長航時、超遠航程的需求。為了提高飛機的（de）可靠性，******飛機和發動機越來越多地增加（jiā）了鈦合金等高性能材料的（de）用量，且結構越來越複雜。因此，航空鈦合金將向著低成本、高性能的方向發展，同時不斷進行新型牌號的自主研（yán）發（fā）和新工藝的開發（fā）。
強化（huà）低（dī）成本航空鈦合（hé）金的研究
航空工（gōng）業（yè）對材料的要求更加注重性能與成本的（de）平衡，不再一味追求高性能（néng），低成本化將貫穿選材、結構設計、製（zhì）造工藝、檢測評價（jià）以及維護等產品的全生命周期，降低鈦合金成本已經是（shì）行（háng）業發展的必然趨勢。用普通的（de） Fe 元素替代昂貴（guì）的 Nb、Mo 和 V 等元素，以及大力發展（zhǎn）近淨成形技術將成為降低航空鈦合金工程應用成本的兩個重點方（fāng）向。
強化高性能航空鈦合金（jīn）的研究
盡管鈦合金具有良好的綜合性能（néng），但現有的航空鈦合金仍不能（néng）完（wán）全滿足航空領域對（duì）材料高性能的要求。目前高溫鈦合金實際長時使用很難突破 600℃，對於 600℃ 以上航空鈦合金的研究仍處於試驗及中試階段，與（yǔ）大範圍開發應用還有很大的距離。另外，阻燃（rán）鈦合金、高強高韌及損傷容限型鈦合（hé）金的批次穩定性研究及應用已成為（wéi）眾多學者關注（zhù）的重點。未來對於高性能（néng）航（háng）空鈦合金的研究將傾向於對現有（yǒu）合（hé）金進行深入挖掘，同時開發（fā）新牌號合金的研究。
加強增材製造在（zài）航空鈦合（hé）金（jīn）中的應用
隨著近年來增材製造（zào）技術的發展（zhǎn）及應用，激光增材製造鈦合金技術克服（fú）了傳統技術難以生產複雜鈦合金構件、鈦合金冷加工變形抗力大等缺點，對大（dà）型整體結構件的製造提供了新的技術途徑，且（qiě）其具有與鍛件相當的力學性能，北京航空航天大學已成功研製了( 某大型轟炸機) 某發動機鈦合金加強框。航（háng）空鈦合金的增材（cái）製（zhì）造技術的研究及應用（yòng）將為（wéi）航空鈦合金加工成形開（kāi）辟一條新的******製造途徑（jìng）。
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