钛及钛合金的应用
钛及钛合金材料虽然储量丰富，价格却十分昂贵，这是因为钛在高温条件下化学活性小，其冶炼技术及操作环境十分苛刻，必须要在高温、真空条件下进行冶炼，温度常达到800℃以上，相比于钢铁冶炼要困难许多。因此每每提到钛合金的时候，人们都觉得它是高档金属材料，产量低价格贵，应用很少。
目前，由于钛合金重量轻、强度大又耐高温的优异性能，钛及钛合金材料广泛用于各国的尖端武器和国之重器的制造上，如尤其适合应用于航空航天领域。举例应用领域如下：
1. 制碱行业 制碱行业中钛制冷器的出现，可以很好的解决由于传统冷却工艺不合理出现产出氯气质量不合格现象。同时改变了氯碱工业的生产面貌，投入的钛合金制冷器寿命可长达20年。 2. 制盐行业 目前较为先进的制盐工艺为真空制盐，而此过程中产生的高温浓盐水会对碳钢结构造成严重的破坏，产生设备滴漏现象。将钛钢复合结构用于加热室与蒸发室，可以有效防止结盐垢，提高制盐品质，同时减轻蒸发过程中高浓度盐水对管壁的腐蚀，延长检修周期。 1. 航空工业 钛合金在航上的应用分为飞机结构钛合金和发动机结构钛合金，飞机钛合金结构件主要应用部位有起落架部件、框、梁、机身蒙皮、隔热罩等。俄罗斯的伊尔-76飞机采用高强度BT22钛合金制造起落架和承力梁等关键部件；波音747主起落架传动横梁材料为Ti-6Al-4V，锻件长6.20米、宽0.95米，质量达1545千克；高强高韧Ti-62222S钛合金被用在C-17飞机水平安定面转轴关键部位。航空发动机方面钛合金应用于压气机盘、叶片、鼓筒、高压压气机转子、压气机机匣等。波音747-8GENX发动机风扇叶片的前缘与尖部，采用了钛合金防护套，在10年的服役期内仅做过3次更换。 2. 航天工业 航天飞行器的工作条件非常极端，除了材料的结构设计需要高超的技术外，材料本身的优异特性和功能也很重要，因此钛合金在众多材料中脱颖而出。在宇航设备方面在20世纪60年代美国阿波罗计划中的宇宙飞船双人舱及密闭舱翼梁及肋都由Ti-5Al-2.5Sn制造，衬里则由纯钛制造；德国MT宇航公司制备出高强Ti-15V-3Cr合金推进系统贮箱，并应用于欧洲阿尔法通信卫星巨型平台；俄罗斯钛合金在航天工程上的应用实例很多，如能源号运载火箭使用了重3.5t的BT23钛合金大型模锻件和锻件，此外钛合金还应用于液体燃料火箭发动机的燃料舱、低温液体储存箱及液氢输送泵叶轮等。 同样，国内航天工程的迅猛发展中，钛合金也得到广泛的应用，1970年东方一号卫星到现在的神州系列飞船、嫦娥探测器等都有使用钛合金，此外我国研制的液氢环境下使用的低温TA7ELI钛合金气瓶已用于长征系列运载火箭；哈工大用TC4钛合金制备了月球车的轮圈；此外我国还用BT20等高强钛合金制造导弹的发动机壳体、喷管等构件。 钛及钛合金广泛应用于核潜艇、深潜器、原子能破冰船、水翼船、气垫船、扫雷艇，以及螺旋桨推进器、鞭状天线、海水管路、冷凝器、热交换器、声学装置、消防设备上。如美国的“海崖”号深潜器装备了钛观察舱和操纵舱，下潜深度可达6100m；日本东邦钛公司与藤新造船所共同建造了“摩利支天Ⅱ号”全钛制快艇，一段时间内在美国很畅销；我国首台自主设计、自主集成的载人潜水器“蛟龙”号也应用了钛合金，蛟龙号工作范围覆盖全球海洋区域的99.8%。 尽管钛及钛合金已经取得了显著的发展，但存在的问题也随之暴露出来，对于钛合金的发展也面临着不小的挑战。主要体现在以下三个方面： 1）产量方面。 我国虽为钛工业大国，但在生产中高品质产品数量不高，特殊性能的钛产品种类少，其次，我国还不能批量稳定生产钛带和钛挤压型材，限制了钛及钛合金在航空航天、海洋等领域的开发利用。要想进一步将航空发动机钛用量提高至50%左右难度仍然很大。 2）性能方面 由于钛金属具有高化学活性，容易被其他元素污染，因此钛合金的加工和制造工艺非常高，同时加工出的高性能产品需要和综合考虑其力学、物理、化学、工艺性能，现有的钛合金在600℃以上，蠕变抗力和高温抗氧化性的急剧下降是限制钛合金扩大应用的两大主要障碍。 3）成本方面 目前各国都在努力降低钛合金的应用成本，也取得了很多成就，但就我国的目前的形势而言，我国管理和技术水平还未达到理想高度，国内钛合金产品价格在国际上竞争力较差，不利于进一步扩大使用。 目前钛合金的主要应用领域还是航空航天等军事工业部门，开发新的应用领域，比如在汽车、火车、高铁、还有日常生活常用的民用领域的应用前景仍然十分广阔。此外，用价格较低的元素取代贵的合金元素，通过工艺途径降低钛合金零部件的成本，是今后钛合金研究工作中的重要课题。高端应用上的钛合金在未来实现低成本制造后，钛合金将会应用到各个领域。
