航空航天運用哪些新型合金

Ⅰ 鈦合金的主要用途是什麼

1、航空航天領域用鈦大國集中在西方國家，尤其是美國，60%的鈦材都應用到這個領域。亞洲國家，日本和中國在此領域中鈦的投入量均在10%左右。但是近年來隨著亞洲航空航天的飛速發展，鈦在航空航天領域的消費量將會隨之增長。從全球角度來看，航空業對鈦市場起著決定性的作用，從歷史上看，鈦行業大的周期輪回都和航空業的冷暖密切相關。

2、民用飛機

(1)減輕結構重量、提高結構效率

(2)符合高溫部位的使用要求

(3)符合與復合材料結構相匹配的要求

(4)符合高抗蝕性和長壽命的要求

3、軍事飛機

軍用武器的開發與采購不斷向著輕便、靈活方向發展，為了滿足戰斗機對戰斗性能要求，除了採用先進的設計技術外，還必須採用額性能優良的材料以及先進的工藝製造技術。大量選用鈦合金、提高先進鈦合金應用水平就是重要措施之一。

自20世紀60年代以來，國外軍用飛機的鈦量逐年增加，當前歐美設計的各種先進軍用戰斗機和轟炸機中鈦合金用量已經穩定在20%以上，並且新機型的用鈦量佔比正在大幅提升。

4、汽車

降低燃油消耗、減少有害廢棄物（CO2、NOX 等）排放已經成為汽車行業技術進步的主要動力和方向之一。研究表明，輕量化是實現節省燃料、減少污染的有效措施。汽車的質量每降低10%，燃料消耗可節省8%-10%，廢氣排放可減少10%。

在駕駛方面，汽車輕量化後加速性能提高，車輛控制穩定性、噪音、振動方面也都有改善。從碰撞安全性考慮，汽車輕量化後，碰撞時慣性小，制動距離減少。

汽車輕量化的首選途徑就是用高比強度的輕質材料，如鋁、鎂、鈦等替代傳統的汽車材料（鋼鐵）。2009年全球汽車用鈦量已達3000噸。鈦在賽車上的應用已有許多年的歷史目前賽車幾乎都使用了鈦材，日本汽車用鈦已超過600噸，隨著全球汽車工業的發展，汽車用鈦還在快速增加。

5、醫療行業

鈦在醫療領域有著廣泛的應用。鈦與人體骨骼接近，對人體組織具有良好的生物相容性、無毒副作用。人體植入物是與人的生命和健康密切相關的特殊的功能材料。同其它金屬材料相比較，使用鈦及鈦合金的優勢主要有以下幾點：

1 質輕；2 彈性模量低；3無磁性；4 無毒性；5 抗腐蝕性；6 強度高、韌性好。

外科植入物中的鈦合金用量正以每年5%-7%的速度增長。採用鈦及鈦合金製造的股骨頭、髖關節、肱骨、顱骨、膝關節、肘關節、肩關節、掌指關節、頜骨以及心辨膜、腎辨膜、血管擴張器、夾板、假體、緊固螺釘等上百種金屬件移植到人體中，取得了良好的效果，被醫學界給予了很高的評價。

6、化工行業

鈦具有優良的耐腐蝕性能、力學性能和工藝性能，被廣泛應用於國民經濟許多部門。特別是在化工生產中，用鈦代替不銹鋼、鎳基合金和其它稀有金屬作為耐腐蝕材料。這對增加產量，提高產品質量，延長設備使用壽命，減少消耗，降低能耗，降低成本，防止污染，改善勞動條件和提高勞動生產率等方面都有十分重要的意義。

7、海洋工程

隨著科學技術的發展和陸地資源日趨枯竭，人類開發利用海洋已經提到日程上來了。鈦對於海水有優異的耐蝕性能，大量運用於海水淡化、艦船、海洋熱能開發和海底資源開采等領域。

8、日常生活

鈦在日常生活中的應用非常廣泛，可謂無處不在，例如高爾夫球頭、自行車車架、網球拍、輪椅、眼鏡架等都會應用到鈦。

鈦以其輕質、強度高的特性在體育用品中的應用，從最早的網球拍、羽毛球拍逐步擴展到了高爾夫球頭、球桿以及賽車等。

2008年我國體育休閑占總消費量的13%，其中僅高爾夫球頭和球桿的用鈦量就超過了1000噸。鈦合金做成的自行車車架也頗受歡迎，目前有近50價公司生產鈦自行車，美國早已是最大的鈦自行車生產商和消費國。

鈦輕質的特點也應用到眼鏡架中，而且鈦又不易與皮膚發生過敏，並且鈦表面經陽極處理可有絢麗色彩，因此從20世紀80年代初就開始應用於鏡架中。

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鈦被認為是一種稀有金屬，這是由於在自然界中其存在分散並難於提取。但其相對豐富，在所有元素中居第十位。 鈦的礦石主要有鈦鐵礦及金紅石，廣布於地殼及岩石圈之中。鈦亦同時存在於幾乎所有生物、岩石、水體及土壤中。

從主要礦石中萃取出鈦需要用到克羅爾法 或亨特法。鈦最常見的化合物是二氧化鈦，可用於製造白色顏料。其他化合物還包括四氯化鈦(TiCl4)（作催化劑和用於製造煙幕作空中掩護）及三氯化鈦（TiCl3)（用於催化聚丙烯的生產）。

Ⅱ 鎳合金在航空中主要用在哪些方面

鎳基高溫合金系列材料，被廣泛地應用在航空 航天 石油 化工 核能 冶金海洋船舶 環保 機械 電子等領域。不同的部件選材不同，關於原材料介紹部分歡迎咨詢了解。
進口高溫合金牌號：哈氏系列C-276、C-22、C-2000、C-4、B-3、G-30、ALLOY59、Inconel600、Inconel601、Inconel625、Inconel718、Inconel X750、Incoloy800、Incoloy800H、Incoloy800HT、Incoloy825、Monel400、Monel k500、Alloy20、Alloy 28 、Alloy31、RA330、RA333、N02201、NIMONIC系列、MP35N、ELGILOY、HAYNES HR-120 / HR-160 、HAYNES 556/242/230等。
純 鎳：NI201、NI200等。
變形高溫合金牌號：GH1015、GH1016、GH1035、GH1040、GH1131、GH1139、GH1140、GH1180、GH1333、GH2132、GH2136、GH2696、GH2747、GH2018、GH2026、GH2036、GH2038、GH2130、GH2135、GH2136、GH2150、GH2302、GH2328、GH2706、GH2761、GH2787、GH2901、GH2903、GH2907、GH2909、GH2984、GH3128、GH3039、GH3030、GH3044、GH3536、GH3230、GH3170、GH3181、GH3600、GH3625、GH3652、GH4049、GH4090、GH4099、GH4105、GH4141、GH4145、GH4169、GH4648、GH4738、GH4202、GH4080A、GH4093、GH4098、GH4133、GH4137、GH4163、GH4199、GH4220、GH4413、GH4500、GH4586、 GH4698、 GH4708、 GH4710、 GH4720Li、GH4742、GH5605、GH5188、GH6159、GH6783等。
鑄造高溫合金牌號：K213 、K403 、K417、K417G、 K418 、K418B、 K423、 K424、 K438 、K465、K4169、K4163、K644、MAR-M246、MA956等 。DZ404、DZ405、DZ406、DZ408 、DZ411、 DZ417G、 DZ422 、DZ422B、DZ438G、DZ468、DZ4125、DZ4125L、DZ4951、DZ640M等。DD402、DD403、DD404、DD406、DD407、DD408、DD426、DD432、DD499等。
耐蝕合金牌號：NS111、NS112、NS113、NS142、 NS143、 NS312、 NS313、NS315、 NS321、 NS322、 NS333、 NS334、 NS335、NS336 等。
特種不銹鋼牌號：2205、2507、2520、317L、310S、904L、254smo、253ma、316lmod、725ln尿素鋼、AL-6XN、1.4529、Nitronic50、Nitronic60等。
精密合金牌號：1J22、1j31、1j34、1j36、1j38、1j46、1J50、1J79、1j85、2j04、2j07 、2j09、 2j10 、2j11、 2j12、2J85、3j01、3j21、3j33、3j53、4j9、4j28、4J29、4J32、4j33、4j34、4J36/Invar、4j39、4j40、4J42、4j50、4j52、5j11、5j16、6j20、6J22、6j23、6J40康銅、Hiperco27、Hiperco50等。
主要規格：無縫管、鋼板、圓鋼、鍛件、法蘭、圓環、焊管、鋼帶、直條、絲材及配套焊材、圓餅、扁鋼、六角棒、大小頭、彎頭、三通、加工件、螺栓螺母、緊固件
篇幅有限，如需更多更詳細介紹，歡迎咨詢了解。

Ⅲ 航天航空常用的金屬材料 是什麼

不知道你說的「航天航空常用的」是指什麼？是指飛行器啊，還是指專基礎設施？航天屬航空常用的金屬材料根據用途不同有很多，不能一一列舉，最大宗的用量最多的還是鐵的合金即各種各樣的鋼，當然，這里所需要的是比強度大的鋼即超高強度鋼，還有特殊性能鋼如不銹鋼、耐熱鋼都有應用，比如飛機發動機、起落架，運載火箭的緊固件、結構件都是這種材料，除此以外，鈦合金也有應用，由於鈦合金比較昂貴，限制了它的應用，剩下的就是鋁合金了，目的是減輕重量，因此，航天航空常用的金屬材料基本上分為三類即鋼、鈦合金和鋁合金。

Ⅳ 航空器材用什麼合金材料做成的

新型航空材料鋁鋰合金
新材料是航空航天技術的重要基礎，航空航天技術的發展又不斷對材料科學提出新的問題和要求。鋁鋰合金是近十幾年來航空金屬材料中發展最為迅速的一個領域。
鋰是世界上最輕的金屬元素。把金屬鋰作為合金元素加到金屬鋁中，就形成了鋁鋰合金。加入金屬鋰之後，可以降低合金的密度，增加剛度，同時仍然保持較高的強度、較好的抗腐蝕性和抗疲勞性以及適宜的延展性。因為這些特性，這種新型合金受到了航空、航天以及航海業的廣泛關注。正是由於這種合金的許多優點，吸引著許多科學家對它進行研究，鋁鋰合金的開發事業猶如雨後春筍般迅速發展起來了。
1983年在巴黎國際航空博覽會上，世界上兩家最大的鋁合金生產企業--英國阿爾康鋁業公司和美國阿爾考鋁業公司，同時宣布研製成功新的革命性材料--鋁鋰合金。專家們認為，鋁鋰合金是從1943年發明鋁鋅系高強合金以來，鋁合金研究和開發的又一個里程碑。
其實，鋁鋰合金並不是個新鮮概念。對這種材料的認識經歷了相當長的時間。由於鋰的密度小，在鋁中的溶解度高，長期以來人們就把鋰看作鋁的親密合作夥伴。早在上世紀20年代，科技工作者就對鋁鋰合金進行過許多評論。1924年，德國研製成功一種工業鋁鋰合金——司克龍。這是一種僅含0.1%鋰的鋁鋅合金。它的機械性能比當時盛行的鋁鎂合金——杜拉鋁要稍好一些。由於當時杜拉鋁已得到公認，所以影響了司克龍合金應受到的廣泛重視。1943年，高強度的鋁鋅鎂銅合金問世，再一次低估了鋁鋰合金的工業價值。1957年，英國研製成功了含鋰1.1%的X－2020鋁合金。這種合金用於美國艦載超音速攻擊機的機翼和水平尾翼的蒙皮上，取代原設計中的鋁合金後，RA－5C飛機的重量減輕6%。前蘇聯的科技工作者同時也研製出了一種含鋰2%的鋁合金。又經過10年徘徊，到1967年發生了世界范圍的能源危機後，各國又重新開始大規模研究鋁鋰合金。由於冶金技術和相關技術的發展，使含鋰量更大、密度更小、強度更高的鋁鋰合金的出現成為可能。據認為，目前許多先進的戰斗機和民航飛機大都採用了這種合金。鋁鋰合金的成本大約只是碳纖維增強塑料的1/10。如果採用鋁鋰合金製造波音飛機，重量可以減輕14.6%，燃料節省5.4%，飛機成本將下降2.1%，每架飛機每年的飛行費用將降低2.2%。可以預料，隨著材料科學的發展，將有越來越多的新型合金進入航空航天業、各個工業部門及千家萬戶。

Ⅳ 航空航天主要使用的高溫合金材料有哪些

高溫合金主要牌號：

固溶強化型鐵基合金：

GH1015、GH1035、GH1040、GH1131、GH1140

時效硬化性鐵基合金：

GH2018、GH2036、GH2038、GH2130、GH2132、GH2135、GH2136、GH2302、GH2696

固溶強化型鎳基合金：

GH3030、GH3039、GH3044、GH3028、GH3128、GH3536、GH605,GH600

時效硬化型鎳基合金：

GH4033、GH4037、GH4043、GH4049、GH4133、GH4133B、GH4169、GH4145、GH4090

國外的高溫合金叫包含inconel系列 incoloy系列 Hastelloy系列

成分和性能

鎳基合金是高溫合金中應用最廣、高溫強度最高的一類合金。其主要原因，一是鎳基合金中可以溶解較多合金元素，且能保持較好的組織穩定性；二是可以形成共格有序的 A3B型金屬間化合物γ'[Ni3(Al，Ti)]相作為強化相，使合金得到有效的強化，獲得比鐵基高溫合金和鈷基高溫合金更高的高溫強度；三是含鉻的鎳基合金具有比鐵基高溫合金更好的抗yang化和抗燃氣腐蝕能力。鎳基合金含有十多種元素，其中Cr主要起抗yang化和抗腐蝕作用，其他元素主要起強化作用。根據它們的強化作用方式可分為：固溶強化元素，如鎢、鉬、鈷、鉻和釩等；沉澱強化元素，如鋁、鈦、鈮和鉭；晶界強化元素，如硼、鋯、鎂和稀土元素等。

Ⅵ 什麼是鈦合金

鈦是20世紀50年代發展起來的一種重要的結構金屬，鈦合金強度高、耐蝕性好、耐熱性高。20世紀50～60年代，主要是發展航空發動機用的高溫鈦合金和機體用的結構鈦合金。
70年代開發出一批耐蝕鈦合金，80年代以來，耐蝕鈦合金和高強鈦合金得到進一步發展。鈦合金主要用於製作飛機發動機壓氣機部件，其次為火箭、導彈和高速飛機的結構件
發展歷史
鈦是20世紀50年代發展起來的一種重要的結構金屬，鈦合金因具有強度高、耐蝕性好、耐熱性高等特點而被廣泛用於各個領域。世界上許多國家都認識到鈦合金材料的重要性，相繼對其進行研究開發，並得到了實際應用。
第一個實用的鈦合金是1954年美國研製成功的Ti-6Al-4V合金，由於它的耐熱性、強度、塑性、韌性、成形性、可焊性、耐蝕性和生物相容性均較好，而成為鈦合金工業中的王牌合金，該合金使用量已佔全部鈦合金的75%～85%。其他許多鈦合金都可以看作是Ti-6Al-4V合金的改型。
20世紀50～60年代，主要是發展航空發動機用的高溫鈦合金和機體用的結構鈦合金，70年代開發出一批耐蝕鈦合金，80年代以來，耐蝕鈦合金和高強鈦合金得到進一步發展。耐熱鈦合金的使用溫度已從50年代的400℃提高到90年代的600～650℃。A2(Ti3Al)和r（TiAl）基合金的出現，使鈦在發動機的使用部位正由發動機的冷端（風扇和壓氣機）向發動機的熱端（渦輪）方向推進。結構鈦合金向高強、高塑、高強高韌、高模量和高損傷容限方向發展。
另外，20世紀70年代以來，還出現了Ti-Ni、Ti-Ni-Fe、Ti-Ni-Nb等形狀記憶合金，並在工程上獲得日益廣泛的應用。
世界上已研製出的鈦合金有數百種，最著名的合金有20～30種，如Ti-6Al-4V、Ti-5Al-2.5Sn、Ti-2Al-2.5Zr、Ti-32Mo、Ti-Mo-Ni、Ti-Pd、SP-700、Ti-6242、Ti-10-5-3、Ti-1023、BT9、BT20、IMI829、IMI834等[2,4]。
據相關統計數據，2012年我國化工行業用鈦量達2.5萬噸，比2011年有所減少。這是自2009年以來，我國化工用鈦市場首次出現負增長。近些年來，化工行業一直是鈦加工材最大的用戶，其用量在鈦材總用量的佔比一直保持在50%以上，2011年佔比高達55%。但隨著經濟陷入低迷期，化工行業不但新建項目明顯減少，同時還將面臨產業結構調整，部分產品新建產能受到控制，落後產能也將逐步淘汰的境地。受此影響，其對鈦加工材用量的萎縮也變得順理成章。在此之前，便有業內人士預測化工行業用鈦量在2013~2015年間達到峰值。以當前市場表現看來，2012年整體經濟的疲軟有可能使得化工用鈦的衰退期提前。
原理
鈦合金是以鈦為基礎加入其他元素組成的合金。鈦有兩種同質異晶體：882℃以下為密排六方結構α鈦，882℃以上為體心立方的β鈦。
合金元素根據它們對相變溫度的影響可分為三類：
①穩定α相、提高相轉變溫度的元素為α穩定元素,有鋁、碳、氧和氮等。其中鋁是鈦合金主要合金元素，它對提高合金的常溫和高溫強度、降低比重、增加彈性模量有明顯效果。
②穩定β相、降低相變溫度的元素為β穩定元素，又可分同晶型和共析型二種。前者有鉬、鈮、釩等；後者有鉻、錳、銅、鐵、硅等。
③對相變溫度影響不大的元素為中性元素，有鋯、錫等。
氧、氮、碳和氫是鈦合金的主要雜質。氧和氮在α相中有較大的溶解度,對鈦合金有顯著強化效果,但卻使塑性下降。通常規定鈦中氧和氮的含量分別在0.15～0.2%和0.04～0.05%以下。氫在α相中溶解度很小,鈦合金中溶解過多的氫會產生氫化物，使合金變脆。通常鈦合金中氫含量控制在 0.015%以下。氫在鈦中的溶解是可逆的，可以用真空退火除去。
性能
鈦是一種新型金屬，鈦的性能與所含碳、氮、氫、氧等雜質含量有關，最純的碘化鈦雜質含量不超過0.1%，但其強度低、塑性高。99.5%工業純鈦的性能為：密度ρ=4.5g/立方厘米，熔點為1725℃，導熱系數λ=15.24W/(m.K)，抗拉強度σb=539MPa，伸長率δ=25%，斷面收縮率ψ=25%，彈性模量E=1.078×105MPa，硬度HB195。
強度高
鈦合金的密度一般在4.51g/立方厘米左右，
僅為鋼的60%，純鈦的密度才接近普通鋼的密度，一些高強度鈦合金超過了許多合金結構鋼的強度。因此鈦合金的比強度(強度/密度)遠大於其他金屬結構材料，見表7-1，可制出單位強度高、剛性好、質輕的零部件。飛機的發動機構件、骨架、蒙皮、緊固件及起落架等都使用鈦合金。
熱強度高
使用溫度比鋁合金高幾網路，在中等溫度下仍能保持所要求的強度,可在450～500℃的溫度下長期工作這兩類鈦合金在150℃～500℃范圍內仍有很高的比強度，而鋁合金在150℃時比強度明顯下降。鈦合金的工作溫度可達500℃，鋁合金則在200℃以下。
抗蝕性好
鈦合金在潮濕的大氣和海水介質中工作，其抗蝕性遠優於不銹鋼；對點蝕、酸蝕、應力腐蝕的抵抗力特別強；對鹼、氯化物、氯的有機物品、硝酸、硫酸等有優良的抗腐蝕能力。但鈦對具有還原性氧及鉻鹽介質的抗蝕性差。
低溫性能好
鈦合金在低溫和超低溫下，仍能保持其力學性能。低溫性能好，間隙元素極低的鈦合金，如TA7，在-253℃下還能保持一定的塑性。因此，鈦合金也是一種重要的低溫結構材料。
化學活性大
鈦的化學活性大，與大氣中O、N、H
鈦合金製品

、CO、CO2、水蒸氣、氨氣等產生強烈的化學反應。含碳量大於0.2%時，會在鈦合金中形成硬質TiC；溫度較高時，與N作用也會形成TiN硬質表層；在600℃以上時，鈦吸收氧形成硬度很高的硬化層；氫含量上升，也會形成脆化層。吸收氣體而產生的硬脆表層深度可達0.1～0.15 mm，硬化程度為20%～30%。鈦的化學親和性也大，易與摩擦表面產生粘附現象。
導熱彈性小
鈦的導熱系數λ=15.24W/（m.K）約為鎳的1/4，鐵的1/5，鋁的1/14，而各種鈦合金的導熱系數比鈦的導熱系數約下降50%。鈦合金的彈性模量約為鋼的1/2，故其剛性差、易變形，不宜製作細長桿和薄壁件，切削時加工表面的回彈量很大，約為不銹鋼的2～3倍，造成刀具後刀面的劇烈摩擦、粘附、粘結磨損。
分類
STAN鈦製品

鈦是同素異構體，熔點為1668℃，在低於882℃時呈密排六方晶格結構，稱為α鈦；在882℃以上呈體心立方晶格結構，稱為β鈦。利用鈦的上述兩種結構的不同特點，添加適當的合金元素，使其相變溫度及相分含量逐漸改變而得到不同組織的鈦合金（titanium alloys）。室溫下，鈦合金有三種基體組織，鈦合金也就分為以下三類：α合金,(α+β)合金和β合金。中國分別以TA、TC、TB表示。
α鈦合金
它是α相固溶體組成的單相合金，不論是在一般溫度下還是在較高的實際應用溫度下，均是α相，組織穩定，耐磨性高於純鈦，抗氧化能力強。在500℃～600℃的溫度下，仍保持其強度和抗蠕變性能，但不能進行熱處理強化，室溫強度不高。
β鈦合金
它是β相固溶體組成的單相合金，
未熱處理即具有較高的強度，淬火、時效後合金得到進一步強化，室溫強度可達1372～1666 MPa；但熱穩定性較差，不宜在高溫下使用。

α+β鈦合金
它是雙相合金，具有良好的綜合性能，組織穩定性好，有良好的韌性、塑性和高溫變形性能，能較好地進行熱壓力加工，能進行淬火、時效使合金強化。熱處理後的強度約比退火狀態提高50%～100%；高溫強度高，可在400℃～500℃的溫度下長期工作，其熱穩定性次於α鈦合金。
三種鈦合金中最常用的是α鈦合金和α+β鈦合金；α鈦合金的切削加工性最好，α+β鈦合金次之，β鈦合金最差。α鈦合金代號為TA，β鈦合金代號為TB，α+β鈦合金代號為TC。
鈦合金按用途可分為耐熱合金、高強合金、耐蝕合金（鈦-鉬，鈦-鈀合金等）、低溫合金以及特殊功能合金（鈦-鐵貯氫材料和鈦-鎳記憶合金）等。典型合金的成分和性能見表。
熱處理 鈦合金通過調整熱處理工藝可以獲得不同的相組成和組織。一般認為細小等軸組織具有較好的塑性、熱穩定性和疲勞強度；針狀組織具有較高的持久強度、蠕變強度和斷裂韌性；等軸和針狀混合組織具有較好的綜合性能。
用途
鈦合金具有強度高而密度又小，機械性能好，韌性和抗蝕性能很好。另外，鈦合金的工藝性能差，切削加工困難，在熱加工中，非常容易吸收氫氧氮碳等雜質。還有抗磨性差，生產工藝復雜。鈦的工業化生產是1948年開始的。航空工業發展的需要，使鈦工業以平均每年約 8%的增長速度發展。世界鈦合金加工材年產量已達4萬余噸,鈦合金牌號近30種。使用最廣泛的鈦合金是Ti-6Al-4V(TC4),Ti-5Al-2.5Sn(TA7)和工業純鈦（TA1、TA2和TA3）。
鈦合金主要用於製作飛機發動機壓氣機部件，其次為火箭、導彈和高速飛機的結構件。60年代中期，鈦及其合金已在一般工業中應用，用於製作電解工業的電極，發電站的冷凝器，石油精煉和海水淡化的加熱器以及環境污染控制裝置等。鈦及其合金已成為一種耐蝕結構材料。此外還用於生產貯氫材料和形狀記憶合金等。
中國於1956年開始鈦和鈦合金研究；60年代中期開始鈦材的工業化生產並研製成TB2合金。
鈦合金是航空航天工業中使用的一種新的重要結構材料，比重、強度和使用溫度介於鋁和鋼之間，但比鋁、鋼強度高並具有優異的抗海水腐蝕性能和超低溫性能。1950年美國首次在F-84戰斗轟炸機上用作後機身隔熱板、導風罩、機尾罩等非承力構件。60年代開始鈦合金的使用部位從後機身移向中機身、部分地代替結構鋼製造隔框、梁、襟翼滑軌等重要承力構件。鈦合金在軍用飛機中的用量迅速增加，達到飛機結構重量的20%～25%。70年代起，民用機開始大量使用鈦合金，如波音747客機用鈦量達3640公斤以上。馬赫數大於 2.5的飛機用鈦主要是為了代替鋼，以減輕結構重量。又如，美國SR-71 高空高速偵察機(飛行馬赫數為3，飛行高度26212米)，鈦占飛機結構重量的93%，號稱「全鈦」飛機。當航空發動機的推重比從4～6提高到8～10，壓氣機出口溫度相應地從200～300°C增加到500～600°C時，原來用鋁製造的低壓壓氣機盤和葉片就必須改用鈦合金，或用鈦合金代替不銹鋼製造高壓壓氣機盤和葉片，以減輕結構重量。70年代，鈦合金在航空發動機中的用量一般占結構總重量的20%～30%，主要用於製造壓氣機部件，如鍛造鈦風扇、壓氣機盤和葉片、鑄鈦壓氣機機匣、中介機匣、軸承殼體等。航天器主要利用鈦合金的高比強度，耐腐蝕和耐低溫性能來製造各種壓力容器、燃料貯箱、緊固件、儀器綁帶、構架和火箭殼體。人造地球衛星、登月艙、載人飛船和太空梭 也都使用鈦合金板材焊接件。
熱處理
常用的熱處理方法有退火、固溶和時效處理。退火是為了消除內應力、提高塑性和組織穩定性，以獲得較好的綜合性能。通常α合金和（α+β）合金退火溫度選在（α+β）─→β相轉變點以下120～200℃；固溶和時效處理是從高溫區快冷,以得到馬氏體α′相和亞穩定的β相,然後在中溫區保溫使這些亞穩定相分解，得到α相或化合物等細小彌散的第二相質點，達到使合金強化的目的。通常(α+β)合金的淬火在(α+β)─→β相轉變點以下40～100℃進行，亞穩定β合金淬火在(α+β)─→β相轉變點以上40～80℃進行。時效處理溫度一般為450～550℃。
總結，鈦合金的熱處理工藝可以歸納為：
（1）消除應力退火：目的是為消除或減少加工過程中產生的殘余應力。防止在一些腐蝕環境中的化學侵蝕和減少變形。
（2）完全退火：目的是為了獲得好的韌性，改善加工性能，有利於再加工以及提高尺寸和組織的穩定性。
（3）固溶處理和時效：目的是為了提高其強度，α鈦合金和穩定的β鈦合金不能進行強化熱處理，在生產中只進行退火。α+β鈦合金和含有少量α相的亞穩β鈦合金可以通過固溶處理和時效使合金進一步強化。
此外，為了滿足工件的特殊要求，工業上還採用雙重退火、等溫退火、β熱處理、形變熱處理等金屬熱處理工藝。
切削
切削特點
鈦合金的硬度大於HB350時切削加工特別困難，小於HB300時則容易出現粘刀現象，也難於切削。但鈦合金的硬度只是難於切削加工的一個方面，關鍵在於鈦合金本身化學、物理、力學性能間的綜合對其切削加工性的影響。鈦合金有如下切削特點：
(1)變形系數小：這是鈦合金切削加工的顯著特點，變形系數小於或接近於1。切屑在前刀面上滑動摩擦的路程大大增大，加速刀具磨損。
(2)切削溫度高：由於鈦合金的導熱系數很小(只相當於45號鋼的1/5～1/7)，切屑與前刀面的接觸長度極短，切削時產生的熱不易傳出，集中在切削區和切削刃附近的較小范圍內，切削溫度很高。在相同的切削條件下，切削溫度可比切削45號鋼時高出一倍以上。
(3)單位面積上的切削力大：主切削力比切鋼時約小20%，由於切屑與前刀面的接觸長度極短，單位接觸面積上的切削力大大增加，容易造成崩刃。同時，由於鈦合金的彈性模量小，加工時在徑向力作用下容易產生彎曲變形，引起振動，加大刀具磨損並影響零件的精度。因此，要求工藝系統應具有較好的剛性。
(4)冷硬現象嚴重：由於鈦的化學活性大，在高的切削溫度下，很容易吸收空氣中的氧和氮形成硬而脆的外皮；同時切削過程中的塑性變形也會造成表面硬化。冷硬現象不僅會降低零件的疲勞強度，而且能加劇刀具磨損，是切削鈦合金時的一個很重要特點。
(5)刀具易磨損：毛坯經過沖壓、鍛造、熱軋等方法加工後，形成硬而脆的不均勻外皮，極易造成崩刃現象，使得切除硬皮成為鈦合金加工中最困難的工序。另外，由於鈦合金對刀具材料的化學親和性強，在切削溫度高和單位面積上切削力大的條件下，刀具很容易產生粘結磨損。車削鈦合金時，有時前刀面的磨損甚至比後刀面更為嚴重；進給量f<0.1 mm/r時，磨損主要發生在後刀面上；當f>0.2 mm/r時，前刀面將出現磨損；用硬質合金刀具精車和半精車時，後刀面的磨損以VBmax<0.4 mm較合適。
在銑削加工中，由於鈦合金材料的導熱系數低，而且切屑與前刀面的接觸長度極短，切削時產生的熱不易傳出，集中在切削變形區和切削刃附近的較小范圍內，加工時切削刃刃口處會產生極高的切削溫度，將大大縮短刀具壽命。對於鈦合金Ti6Al4V來說，在刀具強度和機床功率允許的條件下，切削溫度的高低是影響刀具壽命的關鍵因素，而並非切削力的大小。
刀具材料
切削加工鈦合金應從降低切削溫度和減少粘結兩方面出發，選用紅硬性好、抗彎強度高、導熱性能好、與鈦合金親和性差的刀具材料，YG類硬質合金比較合適。由於高速鋼的耐熱性差，因此應盡量採用硬質合金製作的刀具。常用的硬質合金刀具材料有YG8、YG3、YG6X、YG6A、813、643、YS2T和YD15等。
塗層刀片和YT類硬質合金會與鈦合金產生劇烈的親和作用，加劇刀具的粘結磨損，不宜用來切削鈦合金；對於復雜、多刃刀具，可選用高釩高速鋼(如W12Cr4V4Mo)、高鈷高速鋼(如W2Mo9Cr4VCo8)或鋁高速鋼(如W6Mo5Cr4V2Al、M10Mo4Cr4V3Al)等刀具材料，適於製作切削鈦合金的鑽頭、鉸刀、立銑刀、拉刀、絲錐等刀具。
採用金剛石和立方氮化硼作刀具切削鈦合金，可取得顯著效果。如用天然金剛石刀具在乳化液冷卻的條件下，切削速度可達200 m/min；若不用切削液，在同等磨損量時，允許的切削速度僅為100m/min。
注意事項
在切削鈦合金的過程中，應注意的事項有：
(1)由於鈦合金的彈性模量小，工件在加工中的夾緊變形和受力變形大，會降低工件的加工精度；工件安裝時夾緊力不宜過大，必要時可增加輔助支承。
(2)如果使用含氫的切削液，切削過程中在高溫下將分解釋放出氫氣，被鈦吸收引起氫脆；也可能引起鈦合金高溫應力腐蝕開裂。
(3)切削液中的氯化物使用時還可能分解或揮發有毒氣體，使用時宜採取安全防護措施，否則不應使用；切削後應及時用不含氯的清洗劑徹底清洗零件，清除含氯殘留物。
(4)禁止使用鉛或鋅基合金製作的工、夾具與鈦合金接觸，銅、錫、鎘及其合金也同樣禁止使用。
(5)與鈦合金接觸的所有工、夾具或其他裝置都必須潔凈；經清洗過的鈦合金零件，要防止油脂或指印污染，否則以後可能造成鹽(氯化鈉)的應力腐蝕。
(6)一般情況下切削加工鈦合金時，沒有發火危險，只有在微量切削時，切下的細小切屑才有發火燃燒現象。為了避免火災，除大量澆注切削液之外，還應防止切屑在機床上堆積，刀具用鈍後立即進行更換，或降低切削速度，加大進給量以加大切屑厚度。若一旦著火，應採用滑石粉、石灰石粉末、干砂等滅火器材進行撲滅，嚴禁使用四氯化碳、二氧化碳滅火器，也不能澆水，因為水能加速燃燒，甚至導致氫爆炸。
脫氧化及酸洗
在熱處理中間及熱處理之後大多要求進行表面處理，以便去除金屬表面氧化皮及各種污染物，減少金屬裸餺表面的活性，以及在鈦及其合金錶鹵塗敷保護層及各種功能塗層之前和塗敷過程中也要進行表面處理，塗敷這種塗層的是改善金屬表面的性能，例如，防止腐蝕、氧化及磨損等。
鈦及其合金的酸洗條件決定於氧化層及現存反應層的種類（特徵），而這種層的種類又受到高溫加熱過程及加工過程溫度增高（例如，鍛造、鑄造、焊接等）的影響。在較低的加工溫度或者大約在600X：以下的髙溫加熱溫度條件下僅僅生成薄的氧化層，高溫條件下對著某種氧化層附近形成一種富氧擴散區,也必須通過酸洗脫除這個富氧擴散層。可以採用各種不同的脫除氧化皮方法：脫除厚氧化層及硬表面層的機械方法，在熔融鹽浴中脫除氧化皮以及在酸溶液中進行酸洗脫除氧化皮的方法。
在很多種情況下可以採用若干方法相結合的方法，例如，先機械方式脫除氧化皮及接著進行酸洗相結合，或者先鹽浴及接著進行酸洗相結合的脫除氧化皮方法^遇到在較高的溫度下形成的氧化層及擴散層的情況下要採用特殊的方法但是在高溫加熱到600X：的情況下形成的氧化層大多通過一般的酸洗就可將其溶解掉。
存在的問題
鈦合金具有質量輕、比強度高、耐腐蝕性好等優點，故被廣泛應用在汽車工業中，應用鈦合金最多的是汽車發動機系統。利用鈦合金製造發動機零件有很多好處。 [1]
鈦合金的密度低，可以降低運動零件的慣性質量，同時鈦氣門彈簧可以增加自由振動，減弱車身的振顫，提高發動機的轉速及輸出功率。
減小運動零件的慣性質量，從而使摩擦力減小，提高發動機的燃油效率。選擇鈦合金可以減輕相關零件的負載應力，縮小零件的尺寸，從而使發動機及整車的質量減輕。零部件慣性質量的降低，使得振動和雜訊減弱，改善發動機的性能。 鈦合金在其他部件上的應用可提高人員的舒適度和汽車的美觀等。在汽車工業上的應用，鈦合金在節能降耗方面起到了不可估量的作用。
鈦合金零部件盡管具有如此優越的性能，但距鈦及其合金普遍應用在汽車工業中還有很大的距離，原因包括價格昂貴、成形性不好及焊接性能差等問題。
阻礙鈦合金普遍應用於汽車工業的最主要原因還是成本過高。
無論是金屬最初的冶煉還是後續的加工，鈦合金的價格都遠遠高於其他金屬。汽車工業能夠接受的鈦制零件成本，用連桿鈦材8～13美元/kg，氣閥用鈦材13～20美元/kg，彈簧、發動機排氣系統及緊固件用鈦材希望在8美元/kg以下。是鋁板材的6～15倍，鋼板材的45～83倍。
缺點
鈦及鈦合金主要限制是在高溫與其它材料的化學反應性差。此性質迫使鈦合金與一般傳統的精煉、熔融和鑄造技術不同，甚至經常造成模具的損壞；結果，使的鈦合金的價格變的十分昂貴。因此它們剛開始大多用在飛機結構、航空器，以及用在石油和化學工業等高科技工業。不過由於太空科技的發達、人民生活質量的提升，所以鈦合金也漸漸地用來製成民生用品，造福人民的生活，只是這些產品價格仍然偏高，多屬於高價位的產品，這是鈦合金無法發揚光大的最大的致命傷。
新進展
各國都在開發低成本和高性能的新型鈦合金，努力使鈦合金進入具有巨大市場潛力的民用工業領域。國內外鈦合金材料的研究新進展主要體現在以下幾方面。
高溫鈦合金
世界上第一個研製成功的高溫鈦合金是Ti-6Al-4V，使用溫度為300-350℃。隨後相繼研製出使用溫度達400℃的IMI550、BT3-1等合金，以及使用溫度為450~500℃的IMI679、IMI685、Ti-6246、Ti-6242等合金。已成功地應用在軍用和民用飛機發動機中的新型高溫鈦合金有.英國的IMI829、IMI834合金；美國的Ti-1100合金；俄羅斯的BT18Y、BT36合金等。表7為部分國家新型高溫鈦合金的最高使用溫度。
近幾年國外把採用快速凝固/粉末冶金技術、纖維或顆粒增強復合材料研製鈦合金作為高溫鈦合金的發展方向，使鈦合金的使用溫度可提高到650℃以上[1,27,29,31]。美國麥道公司採用快速凝固/粉末冶金技術成功地研製出一種高純度、高緻密性鈦合金，在760℃下其強度相當於室溫下使用的鈦合金強度。
鈦鋁化合物
與一般鈦合金相比，鈦鋁化合物為基鈉Ti3Al（α2）和TiAl（γ）金屬間化合物的最大優點是高溫性能好（最高使用溫度分別為816和982℃）、抗氧化能力強、抗蠕變性能好和重量輕（密度僅為鎳基高溫合金的1/2），這些優點使其成為未來航空發動機及飛機結構件最具競爭力的材料。
已有兩個Ti3Al為基的鈦合金Ti-21Nb-14Al和Ti-24Al-14Nb-#v-0.5Mo在美國開始批量生產。其他發展的Ti3Al為基的鈦合金有Ti-24Al-11Nb、Ti25Al-17Nb-1Mo和Ti-25Al-10Nb-3V-1Mo等[29]。TiAl（γ）為基的鈦合金受關注的成分范圍為Ti-（46-52）Al-（1-10）M（at.%），此處M為v、Cr、Mn、Nb、Mn、Mo和W中的至少一種元素。TiAl3為基的鈦合金開始引起注意，如Ti-65Al-10Ni合金。
醫用鈦合金
鈦無毒、質輕、強度高且具有優良的生物相容性，是非常理想的醫用金屬材料，可用作植入人體的植入物等。在醫學領域中廣泛使用的仍是Ti-6Al-4v ELI合金。但後者會析出極微量的釩和鋁離子，降低了其細胞適應性且有可能對人體造成危害，這一問題早已引起醫學界的廣泛關注。美國早在20世紀80年代中期便開始研製無鋁、無釩、具有生物相容性的鈦合金，將其用於矯形術。日本、英國等也在該方面做了大量的研究工作，並取得一些新的進展。例如，日本已開發出一系列具有優良生物相容性的α+β鈦合金，包括Ti-15Zr-4Nb_4ta-0.2Pd、Ti-15Zr-4Nb-aTa-0.2Pd-0.20~0.05N、Ti-15Sn-4Nb-2Ta-0.2Pd和Ti-15Sn-4nb-2Ta-0.2Pd-0.20，這些合金的腐蝕強度、疲勞強度和抗腐蝕性能均優於Ti-6Al-4v ELI。與α+β鈦合金相比，β鈦合金具有更高的強度水平，以及更好的切口性能和韌性，更適於作為植入物植入人體。在美國，已有5種β鈦合金被推薦至醫學領域，即TMZFTM（TI-12Mo-^Zr-2Fe）、Ti-13Nb-13Zr、Timetal 21SRx（TI-15Mo-2.5Nb-0.2Si）、Tiadyne 1610（Ti-16Nb-9.5Hf）和Ti-15Mo。估計在不久的將來，此類具有高強度、低彈性模量以及優異成形性和抗腐蝕性能的廬鈦合金很有可能取代醫學領域中廣泛使用的Ti-6Al-4V ELI合金

Ⅶ 鋁合金在航空領域中的應用

鋁合金做早就是航空用的，60---70年代7xxx系合金T73和T76熱處理制度，現代用7050合金和高純合金，7075鋁板屬Al-Zn-Mg-Cu系超硬鋁，7075合金是20世紀40年代末期就已應用於飛機製造業，至今仍在航空工業上
得到廣泛應用的超高強度變形鋁合金。其特點是，固溶處理後塑性好，熱處理強化效果特別好，在150℃以下有高的
強度，並且有特別好的低溫強度；焊接性能差；有應力腐蝕開裂傾向；需經包鋁或其他保護處理使用。雙級時效可
提高合金抗應力腐蝕開裂的能力。在退火和剛淬火狀態下的塑性稍低於同樣狀態的2A12.稍優於7A04，板材的靜疲勞
缺口敏感，應力腐蝕性能優於7A04，其中以7075T651尤為上品，被譽為鋁合金中最優良的產品，強度高，遠勝於軟鋼。此合金具有良好的機械性能及陽極反應，是典型的航空用鋁。
7075鋁板力學性能
抗拉強度Mpa 屈服強度Mpa 伸長率% 體膨脹系數m3(.m3.k)ˉ1 20℃體積電導率IACS 20℃電阻率NΩM 彈性模量E/Gpa 硬度HB 密度kg.mˉ1524 462 11 68*10ˉ6 33 52.2 71 150 2810
二、7075的品種狀態與主要典型用途
7075品種分為板材、厚板、拉伸管、擠壓管、棒、型、排、線材、軋制或冷加工棒材、冷加工線材。狀態有O狀態、T6狀態、T651狀態、T6511狀態、T73狀態、T7351狀態、T7651狀態、T76511狀態、H13狀態。
7075典型用途航天航空工業、吹塑（瓶）模、超聲波塑焊模具、高兒夫球頭、鞋模、紙塑模、發泡成型模、脫臘模、範本、夾具、機械設備、模具加工等其他抗蝕的高應力結構件。
三、7075鋁板特點
1、高強度可熱處理合金。
2、良好機械性能。
3、可使用性好。
4、易於加工，耐磨性好。
5、抗腐蝕性能、抗氧化性好。
6、良好的陽極氧化效果。
四、7075鋁板抗拉強度及熱處理
鋅是7075中主要合金元素，向含3%-7.5%鋅的合金中添加鎂，可形成強化效果顯著的MgZn2，使該合金的熱處理效果遠遠勝過於鋁-鋅二元合金。
提高合金中的鋅、鎂含量，抗拉強度會得到進一步的提高，但其抗應力腐蝕和抗剝落腐蝕的能力會隨之下降。
經受熱處理，能到達非常高的強度特性。7075材料一般都加入少量銅、鉻等合金，該系當中以A7075-鋁合金尤為上品，被譽為鋁合金中最優良的產品，強度高、遠勝任何軟鋼。
五、7075鋁板化學成分
硅Si：0.40 鐵Fe: 0.50 銅Cu：1.2-2.0 錳Mn：0.30 鎂Mg：2.1-2.9 鉻Cr：0.18-0.28 鋅Zn：5.1-6.1 鈦Ti：0.20 鋁Al：餘量 其他： 單個：0.05 合計：0.15
六、7075鋁板牌號的意義
在鋁合金中牌號是有代表意義的，下面就依7075T651鋁板牌號為例說明。 第一個7表示鋁與鋁合金組別-鋁鋅鎂系合金。鋁與鋁合金組別分為九大類。
第一類：1系：工業純鋁
第二類：2系：鋁銅系合金
第三類：3系：鋁猛系合金
第四類：4系：鋁硅系合金
第五類：5系：鋁鎂系合金
第六類：6系：鋁鎂硅系合金
第七類：7系：鋁鋅鎂銅系合金
第八類：8系：其他合金
第九類：9系：備用合金
0表示合金元素或雜質極限含量的控制情況：0表示原始合金，表示其雜質極限含量無特殊控制，1-9改型合金，表示對一項或一項以上的單個雜質或合金元素極限含量有特殊控制。
24表示不同的合金：表示最低鋁合金含量中小數點後面的兩位，如1050鋁含量為99.50%，兩位數沒有特殊意義，僅用來識別同一組中的不同合金。
T651表示進行熱處理。T後面一般帶有一位或一位以上數字，比如T6，表示進行了T6熱處理。不同數字就代表進行不同的熱處理。 51表示消除內應力狀態。
鋁板材應用的概述：
鋁板材常應用在：1.照明燈飾；2、太陽能反射片；3、建築外觀；4、室內裝潢：天花板，牆面等；5、傢具、櫥櫃；6、電梯；7、標牌、銘牌、箱包；8、汽車內外裝飾；9、家用電器：冰箱、微波爐、音響設備等；10.航空航天以及軍事方面，比如中國目前的大飛機製造，神舟飛船系列，衛星等方面。