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航空航天用钛助推钛产业发展

[ 信息发布:本站 | 发布时间:2021-02-01 | 浏览:2039次 ]

钛产业是随着航空航天工业的发展而兴起的,没有钛合金也就没有今天兴旺发达的航空航天产业,这一点都没夸张。一代材料一代装备,若没有高温钛合金就造不出威力强大的航空发动机,超音速飞机也就很难面世。

钛具有一系列优点,首屈一指的是密度适中,为4.51g/cm3,是钢的57%,只比钢的一半大一点点,比铝的2倍还小一点点,强度却比铝的大3在常用的结构合金中,钛合金的比强度最大,是不锈钢的3.5铝合金的1.3倍,镁合金1.7倍,仅这一点使它成为航空航天器结构件不可或缺的材料。

钛金属还具有四高一无的性能优点。抗腐蚀性高、耐热性高、屈服强度高、低温性能高。钛在海水、湿氯气、亚氯酸盐、硝酸、铬酸、金属氯化物、硫化物与有机酸等中,有很高的抗腐蚀性;钛合金在500℃的高温下仍保持着相当高的力学性能,有些钛合金在低温下既有高的力学性能,同时还有高的塑性与韧性;钛合金有很高的屈服强度Ti-6AL-4V合金的抗拉强度960MPa,届服强度892MPa,仅相差58MPa;钛及钛合金无磁性,无磁性和高的强度性能,是制造深海潜艇壳体的绝佳材料。

当然,钛及钛合金并不是集优点而大成的材料,它们也有四个不足之处:一是热导率低,仅为钢的1/5,就是热传导慢,加热时所需的时间长,而受热后冷却下来的时间也长;二是弹性模量小,它的弹性模量仅为铁的55%,其抗变形能力不如钢材,作为结构材料来说,弹性模量小不是一件好事;三是钛的活性较高,在高温下易氧化,与氢、氧易结合形成氢脆,因此,焊接时须用氩气保护,钛管与薄板宜在真空中热处理,锻件可在微氧化气氛中热处理;钛及钛合金的抗阻尼性能低,这也是其缺点。

1950年,美国用工业纯钛制造F84战斗轰炸机的后机身隔热板、导风罩和机尾罩等非承力件,开钛在航空器上应用的先河。自此以后,钛合金在航空航天器上的应用与年俱增,在海洋舰艇、武器轻量化等方面得到更多的应用。随着钛的广泛应用,也促进了材料研究领域对钛合金的研究开发,许多高强度、高弹性、良好的焊接性和综合性能的钛合金被研发生产,克服了纯钛金属的性能缺点,很好地满足了不同工作环境和受力条件下对材料的需求。目前已有100个牌号的钛合金研究成功,并在航空航天等高温高强度及综合性能要求较高的使用条件下应用,各种合金牌号的钛产品的研发应用,极大的促进了钛金属的大量使用,为钛工业的发展起到了推动作用。

中国的钛产业起步于60年代。65年海绵钛厂在遵义开始建设,钛金属熔炼加工厂在宝鸡开始建设,起步阶段钛材年产量从年产几十吨发展到90年,钛加工材总产量也就500吨左右,这期间中国解决了自产钛材料有没有的问题。到了2000年以后,随着我国国防和经济社会的发展,钛及钛合金在航空航天、舰船、石油化工、武器装备等方面的大量应用,推动了钛产业的快速发展。到2020年中国钛材销售量达到8万吨,海绵钛使用量达到12万吨。近二十年,中国的钛产业发展速度在世界钛工业发展史上处于遥遥领先地位,也为我们国防工业提供了先进钛合金材料保障。(编辑:智勝)


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