【本（běn）文來自（zì）微信公眾號（hào）：晨（chén）源鈦業】
據國外媒體報（bào）道，英國（guó）的羅爾斯-羅伊斯公司（Rolls-Royce）簡稱羅羅公司（RR），是（shì）世界（jiè）上著名的航空、汽車發（fā）動機（jī）製造公司與高檔轎製造（zào）公（gōng）司，於3月製造出商標為UltraFan（超扇）的航空發動（dòng）機，當下在德（dé）比工廠（Derby）內生產的是發動機模塊，首台演示發動（dòng）機計劃今年（nián）12月下（xià）線。這（zhè）台舉世無（wú）雙的（de）超級發動機（jī）的風扇（shàn）直徑3.6m，它的風扇係統是用碳纖維增強的陶（táo）瓷基複合材料與鈦合金製造的，在英國的布裏斯托爾（Bristol）工廠製造，而它的傳動齒輪箱係統則在（zài）德（dé）國（guó）的達勒維茨（Darevinze）工廠加工，其傳（chuán）動功率50MW。
報道稱，這台（tái）演（yǎn）示（shì）發動機是新型超扇係列發動機的（de）基礎，而該係列發動機不但可裝於窄（zhǎi）體民機，也可為大型寬體民機提（tí）供強（qiáng）大的動力（lì），與羅羅公（gōng）司的******代特倫（lún）特（Trent）發動機相比，燃油效率提高25%，首次試運行，將使用****的（de）可持（chí）續航空燃料（liào），很可能（néng）是（shì）液氫與液氧（yǎng）。
公司（sī）發展至今已擁有一批******的進口設備 : 進口高（gāo）精密CNC加工銑床，CNC高（gāo）精密加工車床，北京精密零件加工，進（jìn）口模型批量真空製作機， 高亮度uv機（jī），噴漆房，烤漆櫃，圖標文字絲印機，鐳雕（diāo）激光機，噴砂機，打孔攻絲機、火（huǒ）花機（jī）、線切割設備等等。
超扇（shàn）發動（dòng）機的尖端關鍵技（jì）術采用了經過考驗的全（quán）新的******3（Advance 3）核心構架與阿利克西斯（sī）（ALECSyS）稀薄燃燒係統，不但有***高的燃燒效（xiào）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（liào）為鈦合金，每架飛機質量可減（jiǎn）輕680kg。
鈦合金在航空航天的應（yīng）用（yòng）
鈦合金在航空（kōng）工（gōng）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，鈦合金主要作為火箭、導彈及宇宙（zhòu）飛船等的結構、容器製造材料。飛機結構鈦（tài）合（hé）金使用溫度要求（qiú）一般為350℃以下，要求具有高的比強度、良好的韌性、優異（yì）的抗疲勞性能、良好的焊（hàn）接工藝性（xìng）能等。發動機用鈦合金要求具有高（gāo）的比強（qiáng）度、熱穩定性好、抗氧化、抗蠕變等性能。航天飛行器除航空用鈦合金的性能需（xū）求外，還要求能夠耐高溫、抗輻射等（děng）。
飛機（jī）鈦合（hé）金結構件主要應用部位有起落架部件、框、梁、機身蒙（méng）皮、隔熱罩等。俄羅斯的伊爾-76飛（fēi）機采用高強度BT22鈦合金製造起落架和承力（lì）梁等關鍵部件（jiàn）。波音747主起落架傳動橫梁材料為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飛機水平安定（dìng）麵轉軸（zhóu）關鍵部位。F-22飛機發動機所處的後機身區域及機尾隔熱罩設計為（wéi）鈦合金（jīn）薄壁結（jié）構，具備良好的耐（nài）溫性能。
航空（kōng）發動機方（fāng）麵，鈦合金材料（liào）的應用領（lǐng）域有壓氣機盤、葉片、鼓筒（tǒng）、高壓壓氣（qì）機轉子（zǐ）、壓氣機機匣（xiá）等。現代渦輪發動機結構重量（liàng）的30%左右為采用鈦合金（jīn）材料製造，鈦合金的應用降低了壓縮機葉片和風（fēng）扇葉片的質量，同時還延長了零部件的壽命（mìng）與檢查間（jiān）隔。波音747-8GENX發（fā）動機風扇葉（yè）片的（de）前緣與尖部，采（cǎi）用了鈦合金防護套，在10年的服（fú）役（yì）期內僅（jǐn）做過3次更（gèng）換。
航空用鈦合金鍛件（jiàn）需要經過鑄錠（dìng）、製（zhì）坯、模鍛、機加等過程，獲得所需要的材料組織（zhī）和性（xìng）能，往往用其來製造飛機骨架（jià）主承力構件和發動機轉子（zǐ）等。按（àn）照HB5024-1989，大型鍛（duàn）件的外徑不小於500毫米。隨著飛機和發動機（jī）的發展，航空鍛件的質量要求越來越高、尺寸越來越大、形狀越來越複雜。飛機結（jié）構件外形複雜，材料利用率一般不（bú）超過10%。F-22飛機四個大型主承力加強框材料為Ti-6Al-4V ELI，模鍛件的（de）投影麵積（jī）為4.06～5.67平（píng）方米（mǐ）。近年來，我國航空鈦（tài）合金的專業化鍛造設備有了大幅度提升（shēng），現已經可以生產出5平（píng）方米級別的鈦合金整體鍛件（jiàn）。
航天飛行器在超高溫、超（chāo）低溫、高真空、高應力、強腐蝕等極端條件（jiàn）下工作，除需要高超的結構設計技術外，還依賴材料（liào）所（suǒ）具有的優異特性和功能。鈦合金（jīn）在製造燃（rán）料儲箱、火箭發動機殼（ké）體、火箭噴嘴導管、人造（zào）衛星外殼等方（fāng）麵得（dé）到了典（diǎn）型應用。
由於（yú）鈦合金材料優異的性能，某些航空飛行器的重點部（bù）位也采用鈦合金材（cái）料製造。如進氣（qì）道唇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（de）整體化（huà）設計、製造等（děng）。
航空航天工業中常用的鈦合金緊固件主要（yào）包括鉚釘、螺栓及特種緊固件（jiàn）等。
美國F-22飛機上使用的鈦合金緊固件有：高強鈦合（hé）金螺栓、環槽釘、光杆錐度高鎖（suǒ）螺（luó）栓、自夾持螺栓、鈦铌鉚釘及粘接（jiē）螺（luó）母。我國2014年首飛的國產商用大（dà）飛機C919，單機鈦合金緊固件用量達20萬件以上。鈦合金緊固件的開發和（hé）應用，為飛機結構的進一步減重提供了可能。波音747飛機緊固件以鈦代鋼後，其結構重量減輕1814千（qiān）克。俄羅斯的伊爾-96飛機一（yī）架用14.2萬緊固件，以鈦代鋼後（hòu）減重（chóng）600千克。
鈦合金材料（liào）飛機起落架零件
鈦合（hé）金具有優異的耐腐蝕（shí）性（xìng）能，其正電位與碳纖維複（fù）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（guó）航空航天工（gōng）業大量應用（yòng）的鉚釘（dìng）材料，該材料在退火狀態具（jù）有較好（hǎo）的拉伸性能和（hé）剪切強度，可替代（dài）純鈦鉚釘。Ti45Nb材（cái）料還具有較高的塑性（xìng），適合於複合材料製造用連接鉚釘。
鈦合金的分類及製造方（fāng）式
在鈦合（hé）金材料（liào）命（mìng）名方麵，國內通常將α型鈦合金（包括近α型合金）以TA命名，β型鈦合金（包括（kuò）近β型（xíng）合金）以TB命名，兩相混（hún）合的α+β型（xíng）鈦合金以TC命名（míng）。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（nèi）牌號為（wéi）TC4。******標準GB/T3620.1-2007在1994年版本基礎上，新（xīn）納入54個牌號、刪除（chú）兩個牌號，鈦及鈦合（hé）******號總數量達（dá）到76個。鈦合金的材料種類有棒材、絲材、板材、帶材、鍛件等。
經過***近三個（gè）五年計劃的材料研製，具有中國特（tè）色的（de）新一代飛機骨幹鈦合金材料已初具規模。我國自主研發的中（zhōng）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、斷裂韌度（dù）得到提高（gāo）。Ti45Nb（絲材）、TA18（管材）、TB8（板材、絲材、鍛件）、TC21（鍛件）等新材料也得到了（le）良（liáng）好的應用。結合已有的TC1/TC2（板材）、TC4（鍛件、板（bǎn）材、絲材）和ZTC4鑄造（zào）鈦合金，形成（chéng）了從低（dī）強高塑性（xìng）、中強高塑性、高強高塑性、超高強鈦合金和鑄造鈦合金的完整主幹材料體係。
鈦合金及其（qí）零部件的製備與加工方法主要包（bāo）括真空（kōng）熔（róng）煉、鍛（duàn）造、機械加工、熱處理、淨近成（chéng）形、焊接及表麵處理。由於鈦具有高化學活性，鈦及（jí）其（qí）合金的鑄錠熔煉必須采用（yòng）真空熔煉方（fāng）法。鍛造變形是改變鑄鈦組織、獲得所需要（yào）的組織類型（xíng）的關鍵手段。鈦合金的機械加工主要（yào）包（bāo）括銑削加工、車削、鏜孔、鑽孔、攻絲（sī）等。高切削溫度、與刀（dāo）具發生化學反應、彈性模量較（jiào）低是鈦合金（jīn）難（nán）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。
近淨成形技術（shù）包括精密鑄造、等溫鍛（duàn）造（zào）、粉末（mò）冶（yě）金、超塑成形/擴散連（lián）接、激光快速成形、粉（fěn）末注射成形等。近淨成形是提（tí）高材料利用率（lǜ）、通過工藝（yì）控製可達到一定的性能和外形尺寸要求（qiú）的******加工技術。******的鈦合（hé）金焊接技術有激光焊接、電子束焊接等。鈦合金對表（biǎo）麵狀態、表麵完整性非常敏（mǐn）感，由於其表麵硬度低而易（yì）發生微動磨蝕（shí）等問題。近些年來，鈦合金表麵處理技術也（yě）獲得了長足的發展。熱滲鍍（dù）、氣相沉積、三束改性、轉化膜、形變強化、熱噴塗、化（huà）學鍍、電鍍等技術（shù）發展迅速。
航空鈦合金的發展趨勢
隨（suí）著航空科技的迅速發展，麵（miàn）對不斷提高的國防建設要（yào）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（qiú）。為了提高飛機的可靠性，******飛機和發動機（jī）越來越多（duō）地增加了鈦合金等高性能材料的用量，且結構越來越複雜。因此，航空鈦合金將向著（zhe）低成本、高性能的方向發展，同時不斷進行（háng）新型牌號的自主研發和新工藝的開發（fā）。
強化低成本航空鈦合金的（de）研究
航空工業對材料的要求更加注重性能與成本的平衡，不再一味追求高性能，低成本化將貫穿選材、結構設計、製造工藝、檢測評價以及維護等產品的全（quán）生命周期，降低鈦合金成本（běn）已經是（shì）行業發展的必然趨勢（shì）。用普通的 Fe 元素（sù）替代昂貴的 Nb、Mo 和（hé） V 等元素，以及（jí）大（dà）力發展近淨成形技（jì）術將（jiāng）成（chéng）為降低航空鈦合金工程應（yīng）用成本的兩個重點方向。
強化高性能航空（kōng）鈦合金的研究
盡管鈦合金具有良好（hǎo）的綜合性能（néng），但現有的航空鈦合金仍（réng）不能完全（quán）滿足（zú）航空領域對材（cái）料高性能（néng）的要求（qiú）。目前高溫（wēn）鈦合金實（shí）際長時（shí）使用（yòng）很難突破 600℃，對於 600℃ 以上航（háng）空鈦合金的研究仍處於試驗及中試階段，與大範圍開發（fā）應用還（hái）有（yǒu）很大的距離。另外，阻（zǔ）燃（rán）鈦（tài）合金、高強高韌及損傷容限型鈦合金的批次穩定性研究及應用已成為眾多學者關注的重（chóng）點。未來對於高性（xìng）能航空鈦合金的研究將傾向於對現有合金進行深入挖掘，同時開發新牌號合金的研究。
加強增材製造在航空鈦合金中的應用
隨著近年來增材製造技術的發展及應用，激光增材製造鈦（tài）合金技術克服了傳統技術難以生產複雜鈦（tài）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（le）新的技術途徑，且其具有與鍛件相當的力學（xué）性能，北京航空航天大學已成功研製了( 某大（dà）型轟炸（zhà）機) 某發動機（jī）鈦合金加強框。航空鈦（tài）合金的增材製造（zào）技術的研究及應用將為航空鈦合金加工成形開辟一條新的（de）******製造途徑。
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