【本（běn）文來自微信公眾號：晨源（yuán）鈦業】
據國外媒體報道，英國的羅爾斯-羅伊斯公司（sī）（Rolls-Royce）簡稱羅羅公司（RR），是世界上著名的航空、汽車發動機製造公司與（yǔ）高檔轎製（zhì）造公司，於3月製造出商標為UltraFan（超扇（shàn））的航空（kōng）發動機，當下（xià）在德比工廠（Derby）內（nèi）生產的是發動機模塊，首台演示發動機計劃今年12月下線。這台（tái）舉世無雙的（de）超級發動機的風扇直徑3.6m，它的風扇係統是用碳纖維增強的陶（táo）瓷基複（fù）合材料與鈦（tài）合金製造的，在英國的布裏斯托爾（Bristol）工（gōng）廠製造（zào），而它的傳動（dòng）齒輪（lún）箱係統則在德國的達勒維茨（Darevinze）工廠加（jiā）工，其傳動功率50MW。
報道（dào）稱，這台（tái）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，也可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）發動機相比，燃油效率提高25%，首次試運行（háng），將使用****的可持續航空燃料，很可（kě）能是液氫與液氧。
公司發展（zhǎn）至今已擁有一（yī）批******的進口設備 : 進（jìn）口高精密CNC加工銑床，CNC高精密加工車床，北京精密零件加工，進口（kǒu）模型批量真空製作機（jī）， 高亮度uv機，噴漆房，烤漆櫃，圖（tú）標文（wén）字絲（sī）印機，鐳雕激光機，噴砂機，打孔攻絲（sī）機、火花機、線切割設備等等。
超扇發動機的尖端關鍵技術采用了經過考驗的全新的******3（Advance 3）核心構架與（yǔ）阿利克（kè）西（xī）斯（ALECSyS）稀薄燃燒係統，不（bú）但有***高的燃燒效率，而且溫室氣體排放少，葉片用陶瓷基複合材料（CMC）製造，機罩材料為鈦合金，每架飛機質量可減輕680kg。
鈦合金在航空航天的應用
鈦合金在航空工業上的應用分為飛機結構鈦合金和發動機結構鈦合金。航天方麵，鈦合金主要作（zuò）為火箭、導彈及宇宙（zhòu）飛船等的結構、容（róng）器製造材料。飛（fēi）機結構（gòu）鈦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（de）韌性、優異的抗疲（pí）勞性能、良好的（de）焊（hàn）接工藝性能等。發動機用鈦合金要求具有高的比（bǐ）強度、熱穩定（dìng）性好、抗氧化、抗（kàng）蠕變等性能。航天飛行器（qì）除（chú）航空用鈦合金的性能需求外，還要求能夠耐高溫、抗輻射等。
飛（fēi）機鈦合金結構件主要應用部位（wèi）有起落架部件、框、梁、機身蒙皮、隔熱罩等。俄羅斯的伊爾-76飛機采用高強度BT22鈦合金製造（zào）起落架（jià）和承力梁等關鍵部件。波音747主起落架傳動（dòng）橫梁材料為Ti-6Al-4V，鍛件長（zhǎng）6.20米、寬0.95米，質量（liàng）達1545千克。高強高韌Ti-62222S鈦合金被用在C-17飛機水平安定麵（miàn）轉軸關鍵部位。F-22飛機發動機（jī）所處的後機身區域及機（jī）尾隔熱罩設計為鈦合金薄壁結（jié）構，具備良（liáng）好的耐溫性能。
航空（kōng）發動機方麵（miàn），鈦合金（jīn）材料的應用領域（yù）有壓氣機盤、葉片、鼓筒、高壓壓氣機轉子、壓氣機機匣等。現代渦輪發動機結構重量的30%左右為采用鈦合金材料製造，鈦合金的應用降（jiàng）低了壓縮機葉片和（hé）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（háng）空用鈦合金鍛件需要經過鑄錠、製坯、模鍛、機加等過程，獲得所需要的材料組織和性能，往往用其來製造飛（fēi）機骨架主承力構（gòu）件和（hé）發動機轉子等。按照HB5024-1989，大型鍛件的外徑不小於500毫（háo）米（mǐ）。隨著飛（fēi）機和發動機的發（fā）展，航空鍛件的質量要求越來越高、尺寸越來越大、形（xíng）狀越來越複雜（zá）。飛機結構件外（wài）形複雜，材料利用率一（yī）般不超過10%。F-22飛機四個大型主承力（lì）加強框材（cái）料為Ti-6Al-4V ELI，模鍛件的投影麵積為4.06～5.67平方米。近（jìn）年來，我國航空鈦合金的專業化鍛造設（shè）備有了大幅度提升，現已經可以生產（chǎn）出5平方米級別的鈦合金整體鍛（duàn）件。
航天飛行器在超高溫、超低溫、高真空、高應力、強腐蝕等極端條件下工（gōng）作，除需要高超的結構設計技術外，還依賴材（cái）料所具有的優異特性和功能。鈦合金在製造燃料（liào）儲箱、火箭發動機殼體、火箭噴嘴導管（guǎn）、人造衛星外殼等方麵得到（dào）了（le）典型應用（yòng）。
由於鈦合金材料優（yōu）異的性能，某些航空飛行（háng）器的重點部位（wèi）也采用鈦（tài）合金（jīn）材料製造（zào）。如進氣道唇口是采用鈦合金材料3D打印方（fāng）式製造的（de）零件，實現了結構件與功能件的整體（tǐ）化設計、製造等。
航（háng）空航天工業中常用的鈦合金緊固件主要包括鉚釘（dìng）、螺栓及特種緊固件等（děng）。
美國F-22飛機上使用的鈦合金緊固件有：高強鈦合金螺栓、環（huán）槽釘、光杆錐度高鎖螺栓、自夾持螺栓、鈦铌鉚（mǎo）釘及粘接螺母。我國2014年首飛的國產商用大（dà）飛機C919，單機鈦合金緊固（gù）件用量達20萬件以上。鈦合金緊固件的開發和應用，為飛機結構的進一步減重提供了可能。波音747飛機緊（jǐn）固件以鈦代鋼後，其結構重量減輕1814千克。俄羅斯的伊爾-96飛機一（yī）架用14.2萬緊固件，以鈦代（dài）鋼後減重600千克。
鈦合金材料飛機（jī）起落架零件
鈦合金具有優異的耐腐蝕性能，其正電位與碳纖維複合材料相匹配，可有效防止緊固件的電位腐蝕。Ti45Nb合金是美國航空航天工業大量應（yīng）用的鉚釘材料，該材料在退火狀態具有（yǒu）較（jiào）好的拉伸性能和剪切強度，可替代純鈦鉚釘。Ti45Nb材料還具有較高的塑（sù）性，適合（hé）於（yú）複合材料製造用連（lián）接鉚釘。
鈦合金的分類及製造方式（shì）
在鈦合金材（cái）料命名（míng）方麵，國內通常（cháng）將α型鈦合金（包括近α型合金）以TA命名，β型鈦合（hé）金（包括近β型合（hé）金）以TB命名，兩相混合的α+β型鈦（tài）合金以TC命名。如（rú）應用（yòng）***為廣泛的兩項混合型鈦合金Ti-6Al-4V，其對應的國內牌號為TC4。******標準（zhǔn）GB/T3620.1-2007在1994年版本基礎上，新（xīn）納入54個牌號、刪除兩個牌號，鈦及（jí）鈦合（hé）******號總數量達到76個。鈦合金的材料種類有棒材、絲材（cái）、板材、帶材、鍛（duàn）件等。
經過***近三個（gè）五年計劃（huá）的材（cái）料研製，具有中國（guó）特色的新一代飛（fēi）機骨幹鈦合金（jīn）材料已（yǐ）初具規模。我國自主（zhǔ）研發的中強高損（sǔn）傷容（róng）限型鈦合金TC4-DT，名義成分與TC4相（xiàng）同，但降低了氧含量、斷裂韌度得到提高。Ti45Nb（絲材）、TA18（管材）、TB8（板材、絲材、鍛件）、TC21（鍛件）等新材料也得到了良（liáng）好的應用。結合已有的TC1/TC2（板（bǎn）材）、TC4（鍛件、板材、絲材）和ZTC4鑄造鈦合金，形成了從低強高塑性、中強高塑性、高強高塑性、超高強鈦合金和鑄造鈦（tài）合金的完整主幹材料體係。
鈦合金及（jí）其零部件的製備與加工方法主要包括真空熔煉（liàn）、鍛造、機械加（jiā）工、熱處理、淨近成形、焊接及表麵處（chù）理。由於鈦具有高化學活性，鈦及其（qí）合金的鑄錠熔煉必須采用（yòng）真空熔煉方法。鍛造變形（xíng）是改變鑄鈦組織、獲得所需要的組織類型的關鍵手段。鈦合金的機械（xiè）加工主要包括銑削加工、車削、鏜孔、鑽孔、攻絲等。高切削溫度、與刀具發生化學（xué）反應（yīng）、彈性模量較低是鈦合金（jīn）難以加（jiā）工（gōng）的主要原因。鈦合金的熱處理（lǐ）主要有退火、固溶和時效等。
近淨成形技術包括精密鑄造、等溫鍛造、粉（fěn）末冶（yě）金、超塑成形/擴散連接、激光快速成（chéng）形（xíng）、粉末注射成形等。近淨成（chéng）形是提高材料利（lì）用率（lǜ）、通過工藝控製可達到一定的性能和外形尺寸要求的******加工技術。******的鈦合金焊接技術有（yǒu）激（jī）光焊接、電子束焊接等。鈦合金對表麵狀態、表麵完整性（xìng）非常（cháng）敏（mǐn）感，由於其表麵硬度低而易發生微動磨蝕等問題。近些年來，鈦合金表麵處理技術（shù）也獲得了長足的發展（zhǎn）。熱滲鍍、氣相（xiàng）沉積、三束改性、轉（zhuǎn）化膜、形變強化（huà）、熱噴塗（tú）、化學鍍（dù）、電鍍等技術發展迅速。
航空鈦合金（jīn）的發展趨勢
隨著航空科技的迅速（sù）發展，麵對不（bú）斷（duàn）提高的國防建設要求，新一（yī）代飛機必須滿（mǎn）足超高速、高空、長航時、超遠航程的（de）需求。為了提高飛機的可靠性（xìng），******飛機和（hé）發動機越來越多地增加了鈦合金等（děng）高性能材料的用量，且（qiě）結構越來越複雜。因此，航空鈦合金（jīn）將向著低成本、高性能的方向發（fā）展，同（tóng）時不斷進行新型牌號的自主研（yán）發和新工藝的開發。
強化（huà）低成本航空鈦合金的（de）研究
航空工業對材料的要求更加（jiā）注重性能（néng）與成本（běn）的平衡（héng），不再一味（wèi）追（zhuī）求高性能，低成本化將（jiāng）貫穿選材（cái）、結構設計、製造工藝、檢測評價（jià）以及維護等（děng）產品的全生命（mìng）周期，降低（dī）鈦合金成（chéng）本已經是行業發展的必然趨（qū）勢。用（yòng）普通的 Fe 元素（sù）替代昂貴的 Nb、Mo 和（hé） V 等元素，以及大力發展近淨成形技術（shù）將成為降低航（háng）空鈦合金（jīn）工程應用成本（běn）的兩個（gè）重點方向。
強化高性能航空鈦合金的（de）研究
盡管（guǎn）鈦合金具有良好的綜合性能（néng），但現有的（de）航空鈦合金仍不能完全滿足（zú）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，與大範圍開（kāi）發（fā）應用還有很大的距離。另外，阻燃鈦合金、高強高韌及（jí）損傷容限型鈦合金（jīn）的批次（cì）穩定性研究及應（yīng）用已（yǐ）成為眾多學（xué）者關（guān）注的重點。未來對於高性能航空鈦合金的研究將傾向（xiàng）於對現有合金進行深入挖掘，同時開發新牌號（hào）合金的研究。
加強（qiáng）增（zēng）材製造在航空（kōng）鈦合金中的應用
隨著近年來增材製造（zào）技（jì）術的發展及應用，激光增材製造鈦合金技術克（kè）服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，對大型整體結構件的製造提供了新的技術途徑（jìng），且其具有與鍛件相當的力學性（xìng）能，北京航空航天（tiān）大（dà）學已成功研製了( 某大（dà）型轟炸機) 某發動（dòng）機鈦合金加（jiā）強框。航空鈦合金的增材製造技術的研究及應用將為航空鈦合金加工（gōng）成形開辟一條新的******製造途（tú）徑。
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