希弦

21世纪金属材料——钛合金

钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属，相比于诞生6000年的铜，诞生4000年的铁，诞生100年的铝，钛是一种非常“年轻”的金属。钛合金因具有强度高、质量轻、耐蚀性好、耐热性高等优点，被广泛用于各个领域，也被冠以“21世纪金属材料”之名。

从A-10（左图）到苏-25、苏-34（右图），它们作为对地攻击机型，飞行员的座舱周围都采用了钛合金装甲来防护，也因此得名“钛合金澡盆”，这部分结构重量基本在半吨左右

钛合金在飞机机体、航空发动机上无可替代般地应用，开启了航空材料的第三阶段发展历程。以钛合金来造飞机始于上世纪50年代，如美国X-3技术验证机上的钛合金机身结构，美国空军第一型实用化超音速战斗机F-100“超级佩刀”又扩大了钛合金的使用范围。进入60年代，钛合金在军用飞机中的用量迅速增加，使用部位从后机身、非承力性部件，扩大到中机身，开始部分代替结构钢，来制造隔框、梁、襟翼滑轨等重要承力构件。到第三代战斗机陆续亮相时，钛合金的使用已普遍占到结构重量的20%～25%左右。

左图为制造中的F-22 中机身的隔框、框架，主要是钛合金和铝合金材质。右图为后机身，主要为钛合金结构。F-22 有长时间超音速巡航的性能要求，而具有很高的强度、耐热性能好，且不会因气动热高温导致强度下降的钛合金，就很好地满足了需求。F-22 的这些大尺寸钛合金部件多数采用了热等静压铸件工艺

70年代起，民用飞机上也开始大量使用钛合金，比如在划时代机型波音747上，钛合金的使用量达到了3.6吨以上。……