钛合金在飞机机构上的应用

低强高塑性纯钛
C919钛合金材料应用
PART 钛合金的具体应用举例
03
Titanium alloy
Application of C919 titanium alloy material01
应用部位：机身、机翼、吊挂 接头
牌号：Ti-6Al-4V 规范：AMS4911；CMS-Ti-203； AMS4935 普通退火
钛合金的发展历史
50~60年代
20世纪50～60年代，主要是发展 航空发动机用的高温钛合金和机体 用的结构钛合金。
90年代
耐热钛合金的使用温度已从50年 代的400℃提高到90年代的600～ 650℃
21世纪
A2(Ti3Al)和r（TiAl）基合金的出 现，使钛在发动机的使用部位正由 发动机的冷端（风扇和压气机）向 发动机的热端（涡轮）方向推进。
高压容器、燃料贮箱、火箭 发动机及导弹壳体、飞船船 舱蒙皮及结构骨架、主起落 架、登月舱等。
，Application field of titanium alloy
PART
03
钛合金的具体应用举例
以国产大飞机C919为例
Titanium alloy
PART 钛合金的具体应用举例
03
Titanium alloy
PART
04
钛合金的最新进展
Titanium alloy
PART
04
钛合金的最新进展
Titanium alloy
The latest development of titanium alloy
展望
根据钛合金的应用现状, 高温钛合金 (发动机用 )和 高损伤容限钛合金 (机身用 )是钛合金未来发展的 两个主要方向。而采用材料设计方法是低成本钛合 金制备的有效途径之一。
C919大飞机钛
用量占9%
据中国科学院曹春晓院士对《中国有 色金属报》记者表示:钛在航空领域 已经开始拉动钛的增长,尤其是在 C919大飞机上已经应用了9%左右的 钛材,而且是国产化最多的材料,宝钛 集团、宝钢都有材料在大飞机上使用, 这是很大的成绩。目前,在战机方面, 美国F-22使用钛合金最多,已经达到 总重量的40%。我国战机应用钛合金
阻燃钛 美国研制出的Alloy c是一种对持续燃 合金
烧不敏感的阻燃钛合金，己用于F119 发动机。BTT-1和BTT-3为俄罗斯研制 的阻燃钛合金，均为Ti-Cu-Al系合金， 具有相当好的热变形工艺性能，可用 其制成复杂的零件。
高强高 韧β型
β型钛合金具有良好的冷热加工 性能，易锻造，可轧制、焊接， 可通过固溶-时效处理获得较高 的机械性能、良好的环境抗力 及强度与断裂韧性的很好配合
钛合金在飞机 机构上的应用
Application of titanium alloy
李治毅
PART
04
钛 合 金 的 最 新 进 展
PART
03
钛 合 金 的 具 体 应 用 举 例
PART
02 钛 合 金 的 应 用 领 域
Titanium alloy Titanium alloy
Titanium alloy Titanium alloy
钛在飞机上用量逐年上升
PART 钛合金的具体应用举例
03
Titanium alloy
Application of C919 01 titanium alloy material
应用部位：机身蒙皮等 牌号：CP-3 规范：AMS 4902 普通退火
氧元素固溶于纯钛晶格，可提高纯钛强度 塑性好、焊接性能优良
按退火组织，钛合金可 分为型钛合金、型钛 合金和+型钛合金三 类，它们的牌号分别用 TA、TB、TC加顺序号表 示。
纯钛加入合金元素形成 钛合金。钛合金几乎都 含有铝。铝能提高钛合 金的强度、比强度和再 结晶温度。
Basic introduction of titanium alloy
PART
01
PART
02
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ADD RELATED TITLE 冶金技术、纤维或颗粒增强复 合材料研制钛合金作为高温钛合 金的发展方向，使钛合金的使用 温 度 可 提 高 到 650℃ 以 上 [1,27,29,31] 。 美国 麦道 公司 采 用快速凝固/粉末冶金技术成功 地研制出一种高纯度、高致密性 钛合金，在760℃下其强度相当 于室温下使用的钛合金强度
综合力学性能优异、研究最充分 航空航天领域用量最大
应用于尾翼接头
应用于机翼滑轨
中强中韧钛合金
C919钛合金材料应用
PART 钛合金的具体应用举例
03
Titanium alloy
Application of C919 titanium alloy materia0l 1
应用部位：机头、中央翼接头
牌号：Ti-6Al-4V ELI 规范：AMS4905；CMS-Ti-202；β退火
03
Titanium alloy
Application of C919 01 titanium alloy material
应用部位：弹簧 牌号：Ti-38644 规范：AMS 4957 固溶
弹性模量较低 （该合金为102GPa，Ti-6Al-4V为112GPa） 适合制造弹性元件
其他钛合金②
C919钛合金材料应用
Application of C919 01 titanium alloy material
应用部位：液压、燃油系统 牌号：Ti-3Al-2.5V 规范：AMS 4945 去应力退火
控制轧制过程中的道次变形量 对管材的CSR有严格要求 可提高管材疲劳性能
其他钛合金①
C919钛合金材料应用
PART 钛合金的具体应用举例
ELI (Extra Low Interstitial 低间隙元素)，可提高 低温性能 β退火：获得层片状显微组织，
可提高断裂韧性，降低裂纹扩展速率 即提高材料损伤容限性能
应用于中央翼缘条
中强高韧钛合金
C919钛合金材料应用
PART 钛合金的具体应用举例
03
Titanium alloy
Application of C919 01 titanium alloy material
21世纪初 21世纪10‘ 21世纪10’
钛合金占结构重量的百分比
4%
4.5%
，
7%
10%
15%
约10%
从表可以看出，钛合金占民机结构重量的百分比越来越大
Application examples of titanium alloy
钛在飞机上的应用主要有以 下 3个方面: 发动机、机体 和机载设备。钛合金在飞机 中的用量呈逐年上涨的势头, 图是波音系列飞机钛合金用 量随时间的变化， 该图形象 地说明了钛合金在飞机中用 量的增长趋势。
应用部位：吊挂、机翼接头
牌号：Ti-55531 规范：：CMS-Ti-301 固溶时效 和 β退火态
固溶时效：强度高，抗拉强度达到1240MPa β退火：抗拉强度可达到1080MPa
断裂韧性好，达到65MPa·m1/2
高强高韧钛合金
C919钛合金材料应用
PART 钛合金的具体应用举例
03
Titanium alloy
PART
02
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谢谢观看 Thank you
PART
02
钛合金的应用领域
Titanium alloy
2.飞机机身
防火壁、蒙皮、大梁、起落 架、翼肋、隔框、紧固件、 导管、舱门、拉杆等。
，Application field of titanium alloy
PART
02
钛合金的应用领域
Titanium alloy
3.火箭、导弹及 宇宙飞船工业
钛合金的基本介绍
Titanium alloy
钛有两种同质异晶体：
钛合金是以钛为 基础加入其他元素组 成的合金。
882℃以下为密排六方结构α钛， 882℃以上为体心立方的β钛。
Basic introduction of titanium alloy
PART
01
钛合金的基本介绍
Titanium alloy
。
PART
02
钛合金的应用领域
Titanium alloy
PART
02
钛合金的应用领域
Titanium alloy
1.喷气发动机
在 500℃ 以下的部位使用： 压气盘、静叶片、动叶片、 机壳、燃烧室外壳、排气机 构外壳、中心体、喷气管等。
，Application field of titanium alloy
DIRECTORY
PART
01 钛 合 金 的 基 本 介 绍
目 录
PART
01
钛合金的基本介绍
Titanium alloy
PART
01
钛合金的基本介绍
Titanium alloy
钛合金
钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属，钛合金 强度高、耐蚀性好、耐热性高。20世纪50～60年代，主要 是发展航空发动机用的高温钛合金和机体用的结构钛合金。
高温钛 合金
钛铝化 合物
新进展
与一般钛合金相比，钛铝化合物 为 基 钠 Ti3Al （ α2 ） 和 TiAl （ γ ） 金属间化合物的最大优点是高温 性能好（最高使用温度分别为816 和982℃）、抗氧化能力强、抗蠕 变性能好和重量轻（密度仅为镍 基高温合金的1/2），这些优点使 其成为未来航空发动机及飞机结 构件最具竞争力的材料
已经占2A5%p。plication examples of titanium alloy
PART 钛合金的具体应用举例
03
Titanium alloy
钛合金在民机型号上用量一览
型号 B737 A320 B777 A380 B787 C919
研制年代 20世纪60’ 20世纪70’ 20世纪90’