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鈦合金是航空航天工業(yè)中使用的一種新的重要結構材料,比重、強度和使用溫度介于鋁和鋼之間,但比鋁、鋼強度高并具有優(yōu)異的抗海水腐蝕性能和超低溫性能。1950年美國首次在F-84戰斗轟炸機上用作后機身隔熱板、導風(fēng)罩、機尾罩等非承力構件。60年代開(kāi)始鈦合金的使用部位從后機身移向中機身、部分地代替結構鋼制造隔框、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(kāi)始大量使用鈦合金,如波音747客機用鈦量達3640公斤以上。馬赫數大于 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(chēng)“全鈦”飛機。當航空發(fā)動(dòng)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(shí),原來(lái)用鋁制造的低壓壓氣機盤(pán)和葉片就必須改用鈦合金,或用鈦合金代替不銹鋼制造高壓壓氣機盤(pán)和葉片,以減輕結構重量。70年代,鈦合金在航空發(fā)動(dòng)機中的用量一般占結構總重量的20%~30%,主要用于制造壓氣機部件,如鍛造鈦風(fēng)扇、壓氣機盤(pán)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(lái)制造各種壓力容器、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、載人飛船和航天飛機 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(shí)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(diǎn)以下120~200℃;固溶和時(shí)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,然后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(zhì)點(diǎn),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(diǎn)以下40~100℃進(jìn)行,亞穩定β合金淬火在(α+β)─→β相轉變點(diǎn)以上40~80℃進(jìn)行。時(shí)效處理溫度一般為450~550℃。
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