飞机结构钛合金与国内航空用主要钛合金牌号

钛及钛合金在飞机上应用可以取得良好的减重效益，满足军用飞机高机动性、高可靠性和长寿命的设计需要。早在20世纪50年代初期，国外一些军用飞机上就开始用工业纯钛制造后机身的隔热板、机尾整流罩、减速板等受力不大的结构件。20世纪60年代，钛合金在飞机结构上的应用，进一步扩大到襟翼滑轨、承力隔框、中央翼盒型梁、起落架梁、直升机桨毂等主要受力构件。到20世纪70年代，钛合金在飞机结构上的应用又从战斗机扩大到军用大型轰炸机和运输机，而且在民用飞机上也开始大量采用钛合金结构。例如，波音747大型客机的起落架支承梁，是由Ti-6Al-4V合金制造的大型锻件，长6m，质量1.8t。波音787大型客机的起落架转向架梁，是由Ti-5553高强度钛合金制造的大型锻件， 强度级别为1240MPa， 质量约2.0t。随着钛合金的研究和生产的发展，飞机上的用钛量也越来越大，美国第四代战斗机代表机型F/A-22的用钛量已经占到飞机结构的38.8%。F/A-22飞机主要使用7个牌号的钛合金，分别是：中强度钛合金Ti-6Al-4V，高强高韧钛合金Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo、Ti-10V-2Fe-3Al、Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al，损伤容限型钛合金Ti-6Al-4V ELI、Ti-6Al-2Sn-2Zr-2Mo-2Cr-0.2Si以及管材专用钛合金Ti-3Al-2.5V，这些合金满足了飞机上不同部位对钛合金的设计需求。

我国目前飞机的用钛量达到15%左右，但与国外先进水平相比仍有一定差距。我国飞机应用的主要钛合金牌号见表1，包括低强高塑钛合金、中强度钛合金、高强度钛合金、损伤容限钛合金和铸造钛合金等5大类。

在过去的几十年中，我国的钛合金发展主要是参照美国和俄罗斯的牌号，自主研制的还不多，其结果是合金牌号众多，相近性能水平的钛合金往往有多个，但材料的技术成熟度却普遍不高。

表1 中国飞机用主要钛合金牌号