看了今天的标题，是不是觉着看航空要开始教化学了？熟悉航空的童鞋们肯定对“钛”这个东西并不陌生，而对于小白那也许意味着外太空？所以，钛究竟是什么？事实上，钛没你想的那么复杂，甚至已经充斥在你的生活中。不再重压鼻梁的眼镜、越来越轻的自行车，医疗用的可替代关节，以及越来越省油的飞机，这些存在于你生活之中内容都与钛有关，只是之前你没发现而已……
不知你有没有听说过，钛还有个响亮亮的称号——“空中金属”，这可不是白叫的，航空工业的钛材用量占世界钛材市场总量一半以上，绝对是实至名归的航空材料。
F-22框锻件
分布广泛，却成本高昂
钛元素分布广泛，其含量超过地壳质量的0.4%，全球探明储量约34亿吨。
要获得优质钛、钛合金铸锭，唯一可行途径是将海绵钛经过粉碎、放入真空电弧炉里熔炼，铸成钛锭，而后经加工制成各种钛材。真空熔炼工艺不仅要求严格，而且设备复杂、成本高，这正是钛合金成本高昂的原因。按照相关标准，航空用钛合金铸锭需经过三次真空熔炼获得，以确保其成分的均匀性。
海绵钛
纯钛的强度很低，做成航空航天结构材料没有工业实用价值。第一个得到工业化应用的钛合金是1953年美国凯斯勒和翰森开发的Ti-6Al-4V(TC4)。由于它具有耐热、强韧、可焊接、耐腐蚀和抗疲劳等优异性能，已成为目前应用范围最广的一种钛合金。20世纪70年代以来，在TC4基础上又开发出了一系列的耐蚀钛合金。目前，结构钛合金已逐渐向高强、高韧、高模量、抗疲劳和损伤容限等方向发展。
制造方式绝对是繁复又多样
钛合金及其零部件的制备与加工方法主要包括真空熔炼、锻造、机械加工、热处理、净近成形、焊接及表面处理。
由于钛具有高化学活性，钛及其合金的铸锭熔炼必须采用真空熔炼方法。锻造变形是改变铸钛组织、获得所需要的组织类型的关键手段。钛合金的机械加工主要包括铣削加工、车削、镗孔、钻孔、攻丝等。高切削温度、与刀具发生化学反应、弹性模量较低是钛合金难以加工的主要原因。钛合金的热处理主要有退火、固溶和时效等。
液态钛
近净成形技术包括精密铸造、等温锻造、粉末冶金、超塑成形/扩散连接、激光快速成形、粉末注射成形等。近净成形是提高材料利用率、通过工艺控制可达到一定的性能和外形尺寸要求的先进加工技术。先进的钛合金焊接技术有激光焊接、电子束焊接等。
焊接
由于其表面硬度低而易发生微动磨蚀等问题，钛合金对表面状态、表面完整性非常敏感。近些年来，钛合金表面处理技术也获得了长足的发展。热渗镀、气相沉积、三束改性、转化膜、形变强化、热喷涂、化学镀、电镀等技术发展迅速。
应用才是关键
钛合金的用量常被当作衡量飞机选材先进程度和航空工业发展水平的指标，与飞机作战能力密切相关。
早在二十世纪五十年代，钛就被应用于飞机材料，钛合金在航空工业上的应用分为飞机结构钛合金和发动机结构钛合金。
1953 首次在发动机舱和隔热板应用钛合金的道格拉斯DC-7首飞。
1964 首个“全钛”高空高速战略侦察机SR-71“黑鸟”首飞，钛合金用量达到了飞机结构总重量的93%。
伊尔-76
飞机结构钛合金要求具有高的比强度、良好的韧性、优异的抗疲劳性能、良好的焊接工艺性能等。
发动机用钛合金要求具有高的比强度、热稳定性好、抗氧化、抗蠕变等性能。
飞机钛合金结构件主要应用部位有起落架部件、框、梁、机身蒙皮、隔热罩等。俄罗斯的伊尔-76飞机采用高强度вт22钛合金制造起落架和承力梁等关键部件。波音747主起落架传动横梁材料为Ti-6Al-4V,锻件长6.20m、宽0.95m,质量达1545kg。高强高韧Ti-62222S钛合金被用在C-17飞机水平安定面转轴关键部位。F22飞机发动机所处的后机身区域及机尾隔热罩设计为钛合金薄壁结构，具备良好的耐温性能。
波音747
航空发动机方面，钛合金材料的应用领域有压气机盘、叶片、鼓筒、高压压气机转子、压气机机匣等。现代涡轮发动机结构重量的30%左右为采用钛合金材料制造，钛合金的应用降低了压缩机叶片和风扇叶片的质量，同时还延长了零部件的寿命与检查间隔。波音747-8GENX发动机风扇叶片的前缘与尖部，采用了钛合金防护套，在10年的服役期内仅做过3次更换。
钛合金材料的航空发动机
航空用钛合金锻件需要经过铸锭、制坯、模锻、机加等过程，获得所需要的材料组织和性能，往往用其来制造飞机骨架主承力构件和发动机转子等。按照HB5024-1989,大型锻件的外径不小于500mm。随着飞机和发动机的发展，航空锻件的质量要求越来越高、尺寸越来越大、形状越来越复杂。飞机结构件外形复杂，材料利用率一般不超过10%。F-22飞机四个大型主承力加强框材料为Ti-6Al-4V ELI，模锻件的投影面积为4.06m2～5.67m2。近年来，我国航空钛合金的专业化锻造设备有了大幅度提升，现已经可以生产出5m2级别的钛合金整体锻件。
未来航空飞行器对钛合金的需求应该是兼具更高强度、更高韧性、更高损伤性能、更高耐高温性能等。
这就够了吗？当然不会，钛合金材料的“野心”远不止于此！新型高超强度结构钛合金、高性能的损伤容限型钛合金、低成本抗疲劳钛合金、新型高温结构钛合金、先进TiAl基材料、钛基复合材料等等，是不是“钛”丰富了？
这么丰富多样的钛合金，你见过吗？（留言来和大喵分享吧）