钛合金弹簧发展研究

郑 敏

（沈阳飞机设计研究所，辽宁 沈阳 110035）

1 钛合金的应用现状

高速战斗机由于高速和高机动性，要求飞机结构尽可能轻，同时还要有耐高温的能力。实践证明，钛合金是适宜的材料。例如飞机的蒙皮材料，传统上都用铝合金，但当马赫数超过2.5时，飞机表面温度普遍高于200℃，铝蒙皮已不适用，需用钛合金取代。美国在20世纪80年代以后设计的先进军用战斗机和轰炸机中，钛合金用量已稳定在20%以上，如第三代战斗机F-15钛合金用量占27 %，而第四代战斗机F-22所使用材料中41%为钛合金，其中86%以上为Ti-6Al-4V合金。另外一种新开发的Ti-6A1-2Sn-22Zr-2Cr-2Mo-0.5Si （Ti-6-22-22S）合金也已应用于F-22战斗机的机翼骨架和发动机周围的外蒙皮结构及发动机，这种合金的强度高于Ti-6A1-4V合金，并且通过机械处理可获得优良的韧性和低裂纹扩展率，适用于断裂韧性要求高的结构。此外，美国B-2轰炸机、法国幻影2000及俄罗斯苏-27C K战斗机钛用量也分别达26%、23%和18%。

钛是上世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属，钛合金因具有比强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点而被广泛用于各个领域。世界上许多国家都认识到钛合金材料的重要性，相继对其进行研究开发，并用于本国的建设中。

第一个实用的钛合金是1954年美国研制成功的Ti-6Al-4V合金，由于它在耐热性、强度、塑性、韧性、成形性、可焊性、耐蚀性和生物相容性方面均达到较好水平，而成为钛工业中的王牌合金，占全部用钛量的50%以上。许多其它合金都可以看作是Ti-6Al-4V合金的改型。上世纪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，70年代开发出一批耐蚀钛合金，上世纪80年代以来，耐热钛合金和高强钛合金得到进一步发展。……