浅析钛合金在军事上的应用
摘要：军用新材料是新一代武器装备的物质基础，也是当今世界军事领域的关键技术。而军用新材料技术则是用于军事领域的新材料技术，是现代精良武器装备的关键，是军用高技术的重要组成部分。钛合金具有超塑性的功能特点，一直是军事工业中应用广泛的金属结构材料，是武器轻量化理想的轻质结构材料。
关键词：军用新材料 钛合金 军事工业
一、军用新材料在军事领域的地位
军用新材料是军用高技术的基础，谁能更快地开发和应用具有特定性能的新材料，谁就拥有最强大的技术潜力。因此世界各国军事部门都把军用新材料的研究开发放在特殊的地位，各国的军用高技术计划无不以新材料作为其重要的内容之一。当前新材料的发展重点是具有优异性能的结构材料和具有特殊功能的功能材料。结构材料包括金属材料和复合材料。
二、钛合金的现状和发展
钛元素发现于1789年，1908年挪威和美国开始用硫酸法生产钛白，1910年在试验室中第一次用钠法制得海绵钛，1948年美国杜邦公司(DUPONT)才用镁法成吨生产海绵钛，这标志着海绵钛即钛工业化生产的开始。
反应过程如下：TiO2+Cl2→TiCl4 TiCl4+Mg→Ti
钛合金具有较高的抗拉强度（441~1470兆帕），较低的密度（4.5g/cm3），优良的抗腐蚀性能和在300~550oC温度下有一定的高温持久强度和很好的低温冲击韧性，是一种理想的轻质结构材料。钛合金具有超塑性的功能特点，采用超塑成形－扩散连接技术，可以以很少的能量消耗和材料消耗将合金制成形状复杂和尺寸精密的制品。
钛合金在航空工业中的应用主要是制作飞机的机身结构件、起落架、支撑梁、发动机压气机盘、叶片和接头等；在航天工业中，钛合金主要用来制作承力构件、框架、气瓶、压力容器、涡轮泵壳、固体火箭发动机壳体及喷管等零部件。50年代初，在一些军用飞机上开始使用工业纯钛制造后机身的隔热板、机尾罩、减速板等结构件；60年代，钛合金在飞机结构上的应用扩大到襟翼滑轧、承力隔框、起落架梁等主要受力结构中；70年代以来，钛合金在军用飞机和发动机中的用量迅速增加，从战斗机扩大到军用大型轰炸机和运输机，它在F14和F15飞机上的用量占结构重量的25%，在F100和TF39发动机上的用量分别达到25%和33%；80年代以后，钛合金材料和工艺技术达到了进一步发展，一架B1B飞机需要90402公斤钛材。现有的航空航天用钛合金中，应用最广泛的是多用途的a+b型Ti-6Al-4V合金。近年来，西方和俄罗斯相继研究出两种新型钛合金，它们分别是高强高韧可焊及成形性良好的钛合金和高温高强阻燃钛合金，这两种先进钛合金在未来的航空航天业中具有良好的应用前景。
随着现代战争的发展，陆军部队需求具有威力大、射程远、精度高、有快速反应能力的多功能的先进加榴炮系统。先进加榴炮系统的关键技术之一是新材料技术。自行火炮炮塔、构件、轻金属装甲车用材料的轻量化是武器发展的必然趋势。在保证动态与防护的前提下，钛合金在陆军武器上有着广泛的应用。155火炮制退器采用钛合金后不仅可以减轻重量，还可以减少火炮身管因重力引起的变形，有效地提高了射击精度；在主战坦克及直升机－反坦克多用途导弹上的一些形状复杂的构件可用钛合金制造，这既能满足产品的性能要求又可减少部件的加工费用。
在过去相当长的时间里，钛合金由于制造成本昂贵，应用受到了极大的限制。近年来，世界各国正在积极开发低成本的钛合金，在降低成本的同时，还要提高钛合金的性能。
三、钛合金在中国国防的应用
无论是美国还是俄罗斯，其钛材主要应用于飞机制造业和造船业。近年来，我国这两个领域发展很快，不断有新型飞机量产，在研的项目也很多，估计这两个领域的用钛量将会大幅增加，而且也有报道说明我们的F10上也使用了较多的钛合金，前段时间还有网友在铁血网站上贴出了我国新型的钛合金发动机罩和强5战机的机翼钛合金连接件的图片。在航天领域，中国第一台大型全钛紫外太空望远镜也已经制造并实验完毕，钛合金在太空领域的应用前途光明。下面列举一些我国高性能钛合金在国防工业的应用情况：
1.发动机业：
钛5Al2.5Sn高强钛合金—齿轮套、发动机外壳、叶片罩
钛8Al1Mo1V高温钛合金—发动机叶片、陀螺仪导向罩、内蒙皮
钛6Al4V（抗拉强度≥895MPa）热处理强化钛合金—核心机叶片及叶轮
2.航空业：
钛6Al2Sn强化钛合金—紧固件、导向装置、重要结构
钛4AlMo1V钛合金—飞机骨架
钛Sn5Zr1Mo钛合金—起落架、飞机承重架、紧固件
F22和歼十都应用了钛合金材料
3.航天业
钛合金1M1315—火箭机盘、导弹基座构件
钛合金1M1550—导弹动力叶片套
钛合金T-A6V—飞船主用材料
4.陆军业
我国已经研制成功了83-1型和83-2型两种迫击炮。83-1型82迫击炮广泛采用了钛合金，把全炮重量降低到18.1公斤，极其方便班、排这样的小单位的袭扰战的开展。
钛A7D—新型装甲车辆力学分析锻件
钛A6Z5W—反坦克火箭（导弹），地空导弹罩等抗蠕变性要求高的部件
钛1M1551—某装甲车辆火力高速旋转部件
5.海军业
LT41钛合金—舰船大面积蒙皮
3.7114钛合金—可焊性优良，成型性好适合各种水密隔层
钛V13CA钛合金—蜂窝状舰身，承重框架
四、钛合金的应用前景
钛及其合金的性能无庸质疑，各种钛合金的冶金过程对大国来说也是很常规的东西，只是考虑成本的问题。随着经济的发展，国防上的特殊要求也有能力去保证了，所以说钛及其合金在未来的民用和军用领域都将迎来快速的发展。同时钛及其合金也将大大提升部分特殊装备的性能。
参考文献：
[1]钛合金在航空领域的应用与发展(颜鸣皋院士谈我国的钛合金产业)[J].《航空科学与技术（2007年第2期）》,2011年4月1日
本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/5b5cdd57e87101f69e31956f.html
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