1钛合金在航空制造中的实际应用及发展现在
1.1钛合金在飞机机身架构中的应用
飞机机体必须具备良好的强度、耐腐蚀、重量轻等性能，并具有与碳纤维复合材料类似的高热胀率和良好的化学兼容性。表1显示了迄今航空器上钛和钛的应用情况。Ti6Al4V合金不但适用于许多飞行器的各种零件，而且还适用于像起落架这样的专用零件，可以在几乎所有的飞行器零件上使用。在机身材料中，Ti6Al4V含量最高，约为80%~90%[1]。
1.2钛合金在飞机发动机中的应用
飞机的发动机是飞机的关键部件,它的质量优劣直接影响着飞机的工作性能、可靠性和经济效益等。在高温工况下（300~600摄氏度）使用的合金材料，其热强度、比强度、高温蠕变率、疲劳强度、耐久性和组织学性能都很好。同时，从推力比角度出发，采用钛基材料可以进一步改善发动机的推力，改善其经济性能。当前用于航空引擎的钛合金多为α型、近α型、α＋β型钛合金，而国外已开发的各种型号的钛合金在表1中均有所体现。
表1各国飞机发动机用钛合金
钛金属在航空引擎中应用的关键部件主要有：压气盘，静叶片，动叶片和机壳等、燃烧室壳体，排气机构壳体，中心体，喷气管和机匣。随着先进科学技术和现代工业的迅猛发展，钛合金的性能不断提高，应用领域不断扩大，已成为航空航天工业中不可缺少的重要基础材料之一。从世界范围来看，钛基材料占飞机引擎重量的25%~40%。由于钛是一种非常轻的金属材料，它比铝合金具有更好的强度和更低的价格。我国早期研制的飞机引擎，钛耗量低，一九七八年研制的EH13发动机所用钛量为13%，以及2002昆仑型涡轮喷射引擎，钛使用率15%，以及在下一代涡轮风扇引擎上，钛使用率将达到30%以上[2]。
1.３钛合金在航空紧固件中的应用
在当前的航空生产中，主要采用的是机械联结。一方面是因为对轻型航空器发展的需求，另一方面，在民用和民用航空器中，也出现了大量的碳素纤维复合材料。因此，钛基复合材料在航空航天装备中的应用越来越受到重视。美国、法国等航空工业发达地区，钛合金的95%都是由Ti-6Al-4V制成，部分高端型号所使用的钛合金紧固件全部取代30 CrMnSiA。除此之外，用到的钛合金紧固件材料还有TB2，βIII, Ti-44.5,Ti-15-3 (TB5)TB8、TB3等[3]。
２钛合金激光加工技术在航空制造中的应用
2.1钛合金激光焊接技术
钛合金激光焊接技术在航空器上的运用,主要涉及航空蒙皮的拼装、蒙皮与长桁的连接、飞机腹鳍与襟板之间的翼盒拼装、航空发动机叶片的修理、合金航舵的焊接,以及激光焊接技术等。由于钛金属机体的主体部分是机体的主要部件，因此有很多 T形的零件必须进行焊接[4]。目前，国内外相关专家对T－型结构的激光双束焊技术进行了较多的探讨，认为采用T－光束技术可以有效地克服飞机机体的整体式 T形截面的焊缝和增强肋的卷边会造成机体的质量问题。同时，在两种激光照射下，金属片可以在一定程度上产生一个大的溶槽和钥孔，便于排气，降低孔洞；改进了激光焊接工艺的稳定性，减小了热影响区，并使焊缝的质量得到了明显的改善；降低了因熔敷而产生的不良形貌，并对蒙皮的外形偏差进行了有效的处理。自2003年起，国内逐步采用激光焊接技术在航空发动机中的钛基体等重要部件进行了焊接，并对其进行了相关的技术改造和维修。
2.2钛合金激光增材技术
激光材料加工技术是当前航空工业中的重要技术，其在航空、航天、高科技设备等方面的应用与发展已成为世界上最重要的发展方向。在最近的数年中，飞机部件的增材生产一直是发展最迅速的行业，其生产能力在2018年已达60亿美金。国外的技术成熟程度和实施时机均较为成熟，国内也有几个较为完善的激光器产品生产商。美国 AeroMet公司是首个采用激光材料加工技术来完成飞机零件组装的公司，其生产的飞机配件包括F-22型飞机配件、F-18型飞机联轴器和起落架联杆等。通用电器公司从3D印刷 LEAP引擎燃料喷射口到制造出满足 LEAP涡轮风扇引擎大小的燃烧炉轴瓦，至今共印刷23500个部件，到2020年年底，每年的产能将达到40000个。我国在激光增材制造领域的研究虽然相对滞后，但是发展迅速，有些领域甚至已达国际先进水平。
结论
在航空制造工业中，钛合金的使用率不断提高，因此，低成本和高应用性能仍是今后的主要发展趋势。首先，我们要做好有关的新的廉价钛合金的研制、完善的成型技术、采用先进的工艺和生产技术，开发钛合金的近纯化技术。其次，要强化钛合金的综合性能，例如 TiAl合金和 Ti基复合材料的研制，以及未来在航天领域用钛合金替代镍基、铁基合金等；并进一步讨论了钛合金在航空航天中的应用，以期解决目前国内钛材使用和提高技术水平的瓶颈问题。通过对各个领域的深入了解，我们认为，用钛制成的飞行器在不久的未来可能会实现。
参考文献
[1]侯红玲,吴辰,宫经珠,等.激光切割钛合金飞机蒙皮及其力学性能研究[J].热加工工艺,2020,49(16):125-129,132.
[2]刘玲钰.激光选区熔化TC4钛合金及其点阵结构的成形性能和力学行为研究[D].山东:山东大学,2020.
[3]李曦.3D打印钛合金薄壁件加工余量设计与变形预测研究[D].江苏:南京理工大学,2020.
[4]谭金花,孙荣禄,牛伟,等.TC4合金激光熔覆材料的研究现状[J].材料导报,2020,34(15):15132-15137.
