1)在航空航天方面:由于当今要求航空材料具有质轻、强度高、耐高温、耐腐蚀、抗氧化性和加工成形性好等良好的综合性能,既要保证飞机机体和发动机零件在受力、高温、腐蚀和其他作用条件下有较强的工作能力,又要使飞机达到高的技术品质。TiAl由于比强度高、耐腐蚀、耐热等良好的综合性能和结构益高而被广泛用于航空航天领域。如在弹体及舱体结构件,超声速飞行器的热防护系统(TPS)、卫星、空间动能拦截器的姿控/轨控发动机[11]等耐热部件上的应用。
20世纪50年代,美国就开始将TiAl的多相合金应用到了高速预警机中,从此以后不仅在军事上得到大量应用而且民用航空发动机和大型飞机上也开始大量使用。Ti-6Al-4V(TC4)是21世纪60年代初期研制的一种中等强度α-β型钛合金,具有优良的综合性能,是最早广泛用于飞机结构的通用钛合金,包括板材、棒材和锻铸件等。该合金有较好的焊接和机械加工性能,细晶粒合金具有超塑性,采用超塑性成形 / 扩散连接(SPF/DB)组合工艺可以制造飞机隔框、舱门等复杂构件。Ti-6Al-2Sn-2Zr-2Cr-2Mo(TC21)是一种高强、高韧、损伤容限型两相钛合金。在热机械处理(IMP)后具有强度高、损伤容限性能好等优点,以及优良的抗疲劳裂纹扩展能力,适用于制造高强度、高韧性的飞机承力构件。该合金板材可在室温下进行超塑性成形,是F-22战斗机的主要材料,用于制造飞机下部龙骨翼弦锻件。固溶时效后拉伸强度可达1200MPa,屈服强度1100MPa,拉伸及压缩模量比Ti-6Al-4V高8%,裂纹扩展速率与高纯Ti-6Al-4V合金相当,固溶处理后的成形性比退火态好,成为最佳选用材料[12]。又如γ-TiAl(Ti-48Al-2Cr-2Nb)基合金具有较好的综合力学性能,如延性、强度和抗蠕变性能,并且通过合金化和组织控制能使拉伸性能、断裂韧性、蠕变性能以及抗氧化性能等都得到普遍提高。美国GE公司以Ti-48A1-2Cr-2Nb(at.%)所取得的进展为基础,于1993年和1994年在CF6-80C2发动机的低压涡轮叶片上成功地完成了试验:在1993年完成了1000次相似的模拟飞行周期,并在1994年完成了500余次拆卸-再装配,在试验中没有发现叶片的损坏。1996年又制作了GE90发动机五级和六级低压压气机叶片以取代Rene77镍基高温合金,取得了成功。因而在美国宇航局近年制定的宇航计划(NASP)、高温发动机材料技术发展计划(HITEMP)以及宇航局和国防部联合实行的一项发展高性能军用飞机发动机的计划中,均将γ-TiAl基合金作为优先发展的材料[12]。在美国现役的战斗机F/A-18所用材料中,55%以上是TiAl基合金,其机身/机翼接头均采用了β退火的Ti-6Al-4V钛合金,以及即将服役的第四代战斗机F-22所用TiAl基合金也超过了50%。在民用飞机方面,Boeing-777和空客A-380的TiAl基合金也都超过了10%[13]。 来~自^751论+文.网www.751com.cn/
2)军事应用
在军事用途中,除了航空航天方面,主要用于导弹、舰船、战车等方面。在20世纪50年代后期美国已将TiAl基合金从航空领域转向导弹领域。目前,其铸件在导弹上使用比较普遍、有尾翼、弹头壳体、火箭壳体及连接座等。随着反装甲威胁的日益增加,防护装甲越来越厚,因而战车的重量严重影响其运输能力和机动性,用钛合金替代钢是减重的重要途径。其中TiAl合金在美国的主战坦克M1A2,M1,M2以及火炮系统中得到重要应用,包括防护装甲、武器对抗系统、发动机以及各种配套火控系统中。由于TiAl合金优良的抗海水腐蚀,断裂韧性及抗应力腐蚀等性能,也被广泛应用在各类舰艇、潜艇中,如推进器、舰用通信设备[9]。
3)民用领域