二、鈦及鈦合金的用途及應(yīng)用領(lǐng)域
2.1鈦及鈦合金的主要用途及國內(nèi)鈦及鈦合金產(chǎn)業(yè)狀況
鈦及鈦合金因其具備密度小、比強度高、彈性模量低、導(dǎo)熱系數(shù)小、抗拉強度與屈強度接近、無磁性無毒、耐熱性能好、耐低溫性能好、吸氣性能和耐腐蝕性能優(yōu)良等特點，已成為全球新興的優(yōu)質(zhì)耐蝕輕型結(jié)構(gòu)材料、新型功能材料和重要的生物工程材料，廣泛應(yīng)用于航空航天、兵器、化學、冶金、艦船工業(yè)、海洋開發(fā)和醫(yī)療衛(wèi)生、記憶合金和超導(dǎo)儲存材料，其它還用于如制鹽、眼鏡架、鐘表等民用制品，被譽為繼鐵、鋁之后的“第三金屬”、“未來金屬”和“全能金屬”。鈦材的應(yīng)用量已經(jīng)成為衡量一個國家綜合國力強弱的重要指標。中國于1956年開始鈦和鈦合金研究；60年代中期開始鈦材的工業(yè)化生產(chǎn)并研制成TB2合金。經(jīng)過近60年的研究發(fā)展，目前我國鈦材工業(yè)化程度相當成熟，國內(nèi)擁有鈦及鈦合金生產(chǎn)企業(yè)二十余家，2011年度產(chǎn)能近10萬噸，鈦材加工企業(yè)200多家，鈦設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)300多家。
2.2鈦及鈦合金的應(yīng)用領(lǐng)域
作為全球新興的優(yōu)質(zhì)耐蝕輕型結(jié)構(gòu)材料、新型功能材料和重要的生物工程材料，太及鈦合金已廣泛應(yīng)用于航空航天、兵器、化學、冶金、艦船工業(yè)、海洋開發(fā)和醫(yī)療衛(wèi)生、記憶合金和超導(dǎo)儲存材料，其它還用于如制鹽、眼鏡架、鐘表等民用制品。
2.2.1鈦及鈦合金在航天工業(yè)及軍工領(lǐng)域的應(yīng)用
鈦及鈦合金因其具備密度小、比強度高、彈性模量低、導(dǎo)熱系數(shù)小、抗拉強度與屈強度接近、無磁性無毒、耐熱性能好、耐低溫性能好、吸氣性能和耐腐蝕性能優(yōu)良等特點，已成為目前國際航空工業(yè)及軍工產(chǎn)業(yè)發(fā)展必不可少的材料，據(jù)統(tǒng)計因航天工業(yè)及軍工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展的需要，鈦工業(yè)以平均每年約 15%的增長速度發(fā)展。目前世界鈦合金加工材年產(chǎn)量已達30萬余噸,鈦合金牌號近40種。使用最廣泛的鈦合金是Ti-6Al-4V(TC4),Ti-5Al-2.5Sn(TA7)和工業(yè)純鈦（TA1、TA2和TA3）。
2.2.1.1 鈦及鈦合金在航空航天產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用
鈦及鈦合金主要應(yīng)用噴氣發(fā)動機部件、機身部件、火箭、人造衛(wèi)星、導(dǎo)彈等部件，我國將航空航天、大型飛機、登月作為“國家中長期科技專項規(guī)劃”重大專項項目，鈦工業(yè)的發(fā)展是其重要的組成部分。
鈦及其合金的比強度（強度與重量比）在金屬結(jié)構(gòu)材料中是很高的，它的強度與鋼材相當,但其重量僅為鋼材的57%。另外,鈦及其合金的耐熱性很強,在500℃的大氣中仍能保持良好的強度和穩(wěn)定性,短時間工作溫度甚至還可更高些。而鋁在150℃、不銹鋼在310℃就失去原有的機械性能。當飛機、導(dǎo)彈、火箭高速飛行時，其發(fā)動機和表面溫度相當高，鋁合金已不能勝任，這時,采用鈦合金是十分合適的。正是由于鈦及其合金具有強度大、重量輕、耐熱性強的綜合優(yōu)良性能，在飛機制造中用它來代替其它金屬時，不僅可延長飛機使用壽命，而且可以減輕其重量，從而大大提高其飛行性能。所以，鈦是航空工業(yè)和宇宙工業(yè)中最有前途的結(jié)構(gòu)材料之一。
在飛機制造工業(yè)上，要求制造所用的材料，既質(zhì)輕，又強度大。一般是用比強度（材料的強度和比重的比值）來表示它，這個比值越大越好，而鈦正符合這個要求。鈦的比強度是目前使用材料中最大的，是不銹鋼的3倍，是鋁合金的1.3倍。所以，在飛機制造工業(yè)上，很重視鈦這個材料。隨著航空工業(yè)的發(fā)展，飛機的飛行速度越來越快。速度越快、飛機跟空氣摩擦產(chǎn)生的飛機表面溫度就越高，當速度達到2.2倍音速的時候，鋁合金已經(jīng)不能勝任，而用鋼又太重，只有采用鈦合金來制造，所以有人說，如果沒有鈦合金作為制造材料，就不能發(fā)展2.5倍音速以上的超音速飛機。
火箭、人造衛(wèi)星和宇宙飛船在宇宙航行中，飛行速度比飛機要快得多，并且工作環(huán)境變化更大，所以對材料的要求也更高、更嚴格。比如，用火箭把載人的宇宙飛船運到月球上去，要經(jīng)歷從高溫到超低溫的過程。在返回地面的時候，又從超低溫進入高溫，當飛船進入大氣層的時候，飛船表面溫度上升到540℃-650℃。制造宇宙飛船的材料，必須適應(yīng)這樣劇烈的溫度變化，而鈦合金能滿足這些要求。從1957年開始，鈦材料大量在宇宙航行上使用，主要用來作火箭的發(fā)動機殼體，人造衛(wèi)星的外殼、緊固件、燃料儲箱、壓力容器等；還有飛船的船艙、骨架、內(nèi)外蒙皮等。在宇宙航行上，使用了鈦以后，可以大大減輕飛行器的重量。從經(jīng)濟效果來看，由于結(jié)構(gòu)重量的減輕，能夠大量節(jié)省燃料，同時可以大大降低火箭和導(dǎo)彈的建造和發(fā)射費用。
