飛機結構鈦合金與國內航空用主要鈦合金牌號

鈦及鈦合金在飛機上應用可以取得良好的減重效益，滿足軍用飛機高機動性、高可靠性和長壽命的設計需要。早在20世紀50年代初期，國外一些軍用飛機上就開始用工業純鈦制造后機身的隔熱板、機尾整流罩、減速板等受力不大的結構件。20世紀60年代，鈦合金在飛機結構上的應用，進一步擴大到襟翼滑軌、承力隔框、中央翼盒型梁、起落架梁、直升機槳轂等主要受力構件。到20世紀70年代，鈦合金在飛機結構上的應用又從戰斗機擴大到軍用大型轟炸機和運輸機，而且在民用飛機上也開始大量采用鈦合金結構。例如，波音747大型客機的起落架支承梁，是由Ti-6Al-4V合金制造的大型鍛件，長6m，質量1.8t。波音787大型客機的起落架轉向架梁，是由Ti-5553高強度鈦合金制造的大型鍛件， 強度級別為1240MPa， 質量約2.0t。隨著鈦合金的研究和生產的發展，飛機上的用鈦量也越來越大，美國第四代戰斗機代表機型F/A-22的用鈦量已經占到飛機結構的38.8%。F/A-22飛機主要使用7個牌號的鈦合金，分別是：中強度鈦合金Ti-6Al-4V，高強高韌鈦合金Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo、Ti-10V-2Fe-3Al、Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al，損傷容限型鈦合金Ti-6Al-4V ELI、Ti-6Al-2Sn-2Zr-2Mo-2Cr-0.2Si以及管材專用鈦合金Ti-3Al-2.5V，這些合金滿足了飛機上不同部位對鈦合金的設計需求。

我國目前飛機的用鈦量達到15%左右，但與國外先進水平相比仍有一定差距。我國飛機應用的主要鈦合金牌號見表1，包括低強高塑鈦合金、中強度鈦合金、高強度鈦合金、損傷容限鈦合金和鑄造鈦合金等5大類。

在過去的幾十年中，我國的鈦合金發展主要是參照美國和俄羅斯的牌號，自主研制的還不多，其結果是合金牌號眾多，相近性能水平的鈦合金往往有多個，但材料的技術成熟度卻普遍不高。

表1 中國飛機用主要鈦合金牌號