鈦合金比鋼鐵更適合于航空航天材料

高強(qiáng)韌鈦合金：目前這方面比較成功的例子是美國所研制的α+β兩相高強(qiáng)高韌鈦合金Ti62222S，該材料具有良好的強(qiáng)度與塑性的配合，室溫?cái)嗔褟?qiáng)度和屈服強(qiáng)度分別大于1300MPa和1200MPa，而且其高溫性能也很好。此外，Ti62222S還具有較高的斷裂韌性和損傷容限，與合金Ti6Al4V相當(dāng)?shù)钠诹鸭y擴(kuò)展速率以及優(yōu)于合金Ti6Al4V的彈性模量和超塑成形性，可以替代Ti6Al4V。

高溫鈦合金：超聲巡航彈、高超聲速巡航彈、可重復(fù)使用運(yùn)載器，以及亞軌道重復(fù)使用跨大氣層飛行器的研究和發(fā)展，要求鈦合金必須能在600℃及以上的高溫下使用，這就要求鈦合金必須具有優(yōu)異的耐高溫性能。國際上第一個(gè)高溫鈦合金是美國研制的Ti6Al4V，可在300～350℃下使用。Ti6Al4V合金兼具α+β兩相特征，在航天領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。為最大限度發(fā)揮Al固溶熱強(qiáng)化作用，鈦合金中還加入了Sn、Zr、Mo和Si等元素，相繼開發(fā)了使用溫度為450℃的IMI679、Ti6242等合金，使用溫度為500℃的IMI685、Ti6242S等合金，使用溫度為550～600℃的IMI834、Ti1100、BT36等合金。

低溫鈦合金：隨著空間技術(shù)迅速發(fā)展，鈦合金在低溫和極低溫環(huán)境下的應(yīng)用增多，低溫鈦合金的研制顯得極為重要。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，通過降低H、O、N等間隙元素，以及Al的含量可改善鈦合金的低溫性能，使其能在20K溫度環(huán)境下長期使用。

鈦合金相對一般合金鋼具有以下優(yōu)點(diǎn)：比強(qiáng)變高：鈦合金密度只有4.5g/cm3，比鐵小得多，而其強(qiáng)度與普通碳鋼相近。機(jī)械性能好：鈦合金熔點(diǎn)為1660℃，比鐵高，具有較高的熱強(qiáng)度，可在550℃以下工作，同時(shí)在低溫下通常顯示出較好的韌性。抗蝕性好：在550℃以下鈦合金表面易形成致密的氧化膜，故不容易被進(jìn)一步氧化，對大氣、海水、蒸汽以及一些酸、堿、鹽介質(zhì)均有較高的抗蝕能力。航天飛行器在超高溫、超低溫、高真空、高應(yīng)力、強(qiáng)腐蝕等極端條件下工作，除了依靠優(yōu)秀的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之外，還有賴于材料所具有的優(yōu)異特性和功能。鈦合金將航天產(chǎn)品所需的特質(zhì)集于一身而被譽(yù)為“宇宙金屬”、“空間金屬”。鈦合金以其強(qiáng)度高、機(jī)械性能及抗蝕性良好而成為飛機(jī)及發(fā)動(dòng)機(jī)理想的制造材料，但由于其切削加工性差，長期以來在很大程度上制約了它的應(yīng)用。隨著加工工藝技術(shù)的發(fā)展，近年來，鈦合金已廣泛應(yīng)用于飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的壓氣機(jī)段、發(fā)動(dòng)機(jī)罩、排氣裝置等零件的制造以及飛機(jī)的大梁隔框等結(jié)構(gòu)框架件的制造。我公司某新型航空發(fā)動(dòng)機(jī)的鈦合金零件約占零件總數(shù)的11％。本文是在該新機(jī)試制過程中積累的對鈦合金材料切削特性以及在不同加工方法下表現(xiàn)出的具體特點(diǎn)的認(rèn)識(shí)及所應(yīng)采取工藝措施的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。