钛合金在宇航领域的应用及其复杂结构件成形技术

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钛合金以其独特的性能在航空航天领域发挥着重要作用。本文将为您详细介绍钛合金的特性、分类及其在宇航领域的应用，带您深入了解这种高性能材料的奥秘。

金属钛（Ti）呈银灰色，在地壳中的丰度位居第七。由于其化学性质十分活泼，钛矿石的熔炼过程十分困难，因此钛合金的应用研究直到20世纪40年代才开始发展起来。与高温合金、钢铁、铝合金等相比，钛合金的冶炼成本较高。1954年，美国研发出第一种钛合金Ti-6Al-4V。钛及其合金具有低密度、高比强度、耐高温、耐腐蚀、无磁性、生物相容性好等特点。我国已探明8.7亿吨的钛储量，约占世界已探明储量的60%，这为我国发展钛合金制品提供了得天独厚的条件。

从表1-1中可以看出，钛合金与钢、铝相比，其比强度和熔点最高，密度居中。由于这些优异的合金特性，钛合金主要应用于航空航天、船舶、化工、医疗等领域，是航空、航天飞行器轻量化和提高综合性能的最佳选择。

钛合金（包括常规钛合金和钛铝系合金）可以根据室温抗拉强度分为三类：低强（≤700MPa）、中强（约900MPa）、高强（≥1100MPa）。按使用温度可分为三类：低温（-200℃以下）、中温（约400℃）、高温（600℃以上）。根据微观组织和相组成，钛合金可分为四类：以a相密排六方结构为主的固溶体单相高温钛合金（工作温度400-650℃，如TA15合金）；以a+b双相密排六方与体心立方组合结构为主的双相中温中强钛合金（工作温度≤400℃，如TC4合金）；以b相体心立方结构为主的固溶体单相高强钛合金（强度≥1000MPa，如TB6合金）；以γ+a2双相结构为主的轻质耐高温钛铝系合金（工作温度≥650℃，如γ-TiAl），可替代部分高温合金。