前言
1791年英国的WilliamGregor发现钛元素的存在；1932年卢森堡化学家WilhelmJustinKroll用TiCl4和Ca制取大量的钛，他被称为钛工业之父；第二次世界大战后，钛合金很快成为航空发动机的关键材料；1948年杜邦公司首先开始商业化生产金属钛。金属钛生产成为伴随航空和航天工业发展起来的新兴工业，发展速度很快，超过了任何一种其他有色金属的发展速度。随着我国国民经济的稳步发展，对钛及钛合金材料产品的需求将不断增长。
1钛合金锻造工艺
1.1α+β锻造
α+β锻造即常规锻造，是在相变点以下30～50℃加热、变形，常规锻造一般得到的是等轴组织(α等+β转)。其钛合金锻件具有高的塑性和室温强度，但是高温性能和断裂韧性不好，如图2为TC11钛合金经过常规锻造后的高倍组织图。常规锻造由于研究较深入，操作简单易行，且成本较低，因此应用广泛。
在（α+β）区变形过程中同时发生β晶粒和α片形状的变化，β晶粒被压扁，沿金属流动方向拉长、破碎，晶界附近与晶内α相间的差别逐渐消失。当变形程度超过60%～70%后，己没有任何可见的片状组织痕迹了。在一定温度和变形程度下发生再结晶，且α相的再结晶先于β相的再结晶，再结晶后的α晶粒，呈扁球形状，没有再结晶的α晶粒形状为盘状、杆状或纤维状。
侯会喜研究了TC6钛合金在(α+β)两相区锻造时，变形温度的高低对锻件初生α相含量的影响。变形温度越低，初生α相的含量就越多。由于锻件的室温力学性能和高温力学性能与初生α相的含量密切相关，因此，为了确保(α+β)两相合金具有最好的综合性能，在进行TC6合金锻造时，必须严格控制变形温度，使等轴初生相颗粒的总含量在15%～45%。
1.2等温锻造
等温锻造是一种先进的加工工艺，可以使钛合金等难变形材料在相对恒温的变形温度下，以极低的变形速率，一次成形得到形状复杂的精密锻件。采用该工艺成形的锻件仅需少量的机械加工即可装配使用，材料利用率高，且由于工艺可控性好，变形均匀，锻件的组织性能更加稳定和均匀，批量生产时，具有显著的经济效益。与常规锻造相比，等温锻造钛合金有以下优点：①等温锻造可实现精密锻造，锻造载荷较小，模具磨损小。②容易控制加工参数，可获得均匀一致的微观组织，较少出现粗大晶粒，能够获得20%～30%球状a相，故其力学性能与常规锻造相当或优于常规锻造的产品。③等温锻造工艺还可减小或消除模具激冷和材料应变硬化的影响，显著降低变形抗力，提高坯料的成形性能。因此，等温锻造工艺已成为当前国内外钛合金锻件生产工艺的重要发展方向。
目前发达国家等温锻造硬件都已相当成熟，如温控器、常应变率控制器和计算机反馈系统等。我国对等温锻造的研究起步比较晚，20世纪70年代末期首先由北京航材院对TC9钛合金的整体涡轮盘进行了等温锻造实验。经过几十年的发展，等温锻造逐渐在我国的航空航天工业上得到应用。于卫敏等人采用等温锻造工艺，在3000t液压机上，利用两相区锻造方法，两次锻造，成功试制出BT25钛合金精密锻件第四、第五级高压压气机盘，锻件的各项性能指标全部满足技术条件的要求，且锻件的组织和性能稳定。宝钢集团上海五钢有限公司庞克昌等人运用等温锻造技术生产出表面光洁、外形精确的TC11钛合金收敛段、扩张段，TC4钛合金翼芯、气瓶等航天精密优质锻件。
2、钛合金的应用前景
2.1钛合金在航空航天工业中的应用
（1）在飞机机身及其发动机中，称钛为不可缺少的“太空金属”。当飞机作超音速飞行时，飞机外表面与空气强烈磨擦产生热量，机体温度随之升高，飞机的飞行速度越快，机体温度就越高，在这种情况下传统的铝合金和钢铁已经不能胜任，钛合金的出现给飞机克服热障做出了贡献。飞机上的防火壁、蒙皮、大梁、翼肋、舱门、拉杆、风扇叶片、压气机叶片、机身隔框和起落架大都采用钛合金制造。而且飞机和发动机质量每降低1Kg，其使用费用通常可节约220～440美元。飞机使用钛合金不仅能提高性能，而且又能减轻飞机的装备重量，节约的能源也是可观的。随着钛合金价格的下降，民用飞机用钛量一定会大幅增长。
（2）钛及钛合金是航天工业的热门材料，使用它的目的也是为了减轻发射质量，增加射程，节省费用。在航天工业中，使用钛及其合金主要用来制作压力容器，如燃料储箱、火箭发动机壳体、火箭喷嘴导管、人造卫星外壳、载人宇宙飞船船舱及推进系统等。
2.2钛合金在汽车工业中的应用
由于钛是一种质轻高强、耐蚀性好、性能优良的材料，应用于汽车上可提高汽车安全性、舒适度，是实现汽车轻量化的理想材料。随着汽车工业水平的不断提高，为满足发动机向高速、增压、高负荷方向发展的要求，发动机活塞、连杆、瓦轴已开始应用钛合金，不仅可减轻重量，大大提高燃料的利用率，而且可延长使用寿命，提高可靠性。
2.3钛合金在船舰工业中的应用
钛合金由于强度范围很宽、物理性能独特及优异的机械性能、耐腐蚀性、抗冲击性等特性，在船舰上得到广泛的应用。从日本国内现有3艘全钛船舶8年运行情况来看，到目前钛是继木、铁、铝、玻璃纤维及加强塑料之后第5代船体用材已被公认。俄罗斯舰船钛合金应用在泵、过滤器、补给管、灭火系统、压力容器等设备中。核潜艇、深潜器、原子能破冰船、气垫船和扫雷艇等，都用了钛材制造的螺旋桨推进器、潜艇鞭状天线、海水管路、冷凝器和热交换器等。
2.4钛在化工行业中的应用
钛在各种酸、碱、盐介质中，具有很好的稳定性。所以，钛是化学工业中优良的抗腐蚀性材料，得到了越来越广泛的应用。例如，在氯碱工业中使用钛金属阳极和钛制湿氯气冷却器，取得了很好的经济效果，被誉为氯碱工业中的一大革命。
2.5钛在医疗行业的应用
钛合金产品的物理、化学性质十分稳定，与体液、肌肉、骨骼、药品接触不会发生反应，也不会电离，因而被人们称为“亲生物金属”。钛在人体内，能抵抗分泌物的腐蚀，对任何杀菌方法都适应。因此被广泛应用于医疗器械，制造人体髋关节、股骨头、膝关节、肩关节、头盖骨、肱骨、肘关节以及血管扩张器、假体、夹板、紧固螺钉等，取得了良好的效果。对于改善人们的健康状况和提高生活质量，具有重要的民用价值和社会意义。
结束语：随着钛合金越来越多的应用于各个领域，钛合金锻造工艺作为钛合金重要的加工手段，也将在钛合金的生产中变得越来越重要。由于我国的钛合金加工起步较晚，跟国外发达国家还有不少的差距。目前，国内的钛合金锻造还是主要以常规锻造为主。随着钛合金锻造工艺难题的解决，钛合金锻件必将有越来越多的应用。
参考文献：
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