摩托车上的钛合金结构、特性、应用简介

2003/01/27

钛合金是一种新型结构材料，它具有优异的综合性能，如密度小（~4.5g·cm^-3），比强度和比断裂韧性高，疲劳强度和抗裂纹扩展能力好，低温韧性良好，抗蚀性能优异，某些钛合金的最高工作温度为550ºC，预期可达700ºC。因此它在航空、航天、化工、造船等工业部门获得日益广泛的应用，发展迅猛。

轻合金、钢等的（σ_0.2/密度）与温度的关系，钛合金的比强高于其他轻金属、钢和镍合金，并且这一优势可以保持到500ºC左右，因此某些钛合金适于制造燃气轮机部件。钛产量中约80%用于航空和宇航工业。例如美国的B-1轰炸机的机体结构材料中，钛合金约占21%，主要用于制造机身、机翼、蒙皮和承力构件。F-15战斗机的机体结构材料，钛合金用量达7000kg ，约占结构重量的34%。波音757客机的结构件，钛合金约占5%，用量达3640 kg。麦克唐纳·道格拉斯（Mc-Donnell-Dounlas）公司生产的DC10飞机，钛合金用量达5500kg，占结构重量的10%以上。在化学和一般工程领域的钛用量：美国约占其产量的15%，欧洲约占40%。由于钛及其合金的优异抗蚀性能，良好的力学性能，以及合格的组织相容性，使它用于制作假体装置等生物材料。

由于航空发动机的推重比不断提高，压气机的出口温度已经上升到500~600ºC，选用钛合金制造高压压气机盘件和叶片，不仅可减轻结构重量，还可显著低因离心力作用而产生的拉应力。今天在一些先进的飞机发动机中，钛合金用量已占结构重量的20%~30%。例如美国的波音飞机（747、757、767）、F-14、F-15、F-18、B-1B，法国的幻影2000，欧洲的A320飞机，均装上钛合金构件。它们主要制作压气机和风扇的盘件及叶片，压气机机匣、起落架轴承壳体和支承梁，尾喷口调节器、内侧辅助缝翼滑轨、舱门铰链等。随着生产和加工技术的不断完善，钛合金在航天、航空工业将获得更为广泛的应用。

必须指出，钛合金对热盐应力腐蚀具有不同程度的敏感性，在300~430ºC温区更为激烈。热盐应力腐蚀的程度取决于合金成分、应力、工作温度、时间和盐的浓度。此外，钛合金在高温下能溶解其氧化物。当钛合金被加热到接近熔点的高温时，在高速气流中会发生快速氧化。在航空发动机的实际工作条件下，由于压气机转子和定子的不同轴度，经常会发生叶尖与机匣内壁摩擦着火，严重时会烧毁压气机。因此在设计应采取有效措施，防止机件失效。

相关链接：世界各国钛合金的特性及应用

相关链接：钛合金的具体分类