引言

隨著全球安全戰(zhàn)略的發(fā)展，高聲速飛行器已成為軍事競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn) [1-2]?高聲速飛行器在未來(lái)軍事和民用領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，包括快速全球打擊?航天飛機(jī)?空間運(yùn)輸系統(tǒng)等?這些飛行器在高速飛行中會(huì)遭受極大的氣動(dòng)加熱 [3], 表面溫度極高，因此耐高溫材料的研發(fā)與選擇成為決定項(xiàng)目成敗的關(guān)鍵因素?高溫鈦合金因其優(yōu)異的強(qiáng)度和耐熱性能，不僅對(duì)提高飛行器的性能至關(guān)重要，而且對(duì)推動(dòng)相關(guān)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展具有深遠(yuǎn)影響?

高聲速飛行器通常需要耐高溫?輕量化和高強(qiáng)度的材料來(lái)應(yīng)對(duì)極端飛行環(huán)境 [4-5], 而高溫鈦合金在 3 個(gè)方面具有優(yōu)良特性?① 耐高溫：高聲速飛行器在超音速飛行時(shí)會(huì)受到極強(qiáng)的空氣摩擦和氣動(dòng)加熱影響，要求材料能夠承受高溫環(huán)境，而高溫鈦合金可在 600~700 ℃的高溫下仍保持穩(wěn)定性能?② 輕量化：高聲速飛行器對(duì)質(zhì)量有嚴(yán)格要求，因?yàn)橘|(zhì)量增加會(huì)加劇飛行時(shí)的能耗和成本，而高溫鈦合金具有相對(duì)較低的密度 (4.43~4.5 g/cm3) 和較高的強(qiáng)度，能夠?qū)崿F(xiàn)飛行器的輕量化設(shè)計(jì)?③ 高強(qiáng)度：高聲速飛行器需要材料具有優(yōu)異的高溫強(qiáng)度，以應(yīng)對(duì)高速飛行時(shí)所受到的巨大氣動(dòng)壓力和載荷?而高溫鈦合金具有優(yōu)異的高溫強(qiáng)度，能夠滿足飛行器在極端溫度條件下的要求?利用高溫鈦合金來(lái)提高高聲速飛行器的性能和可靠性，是世界各國(guó)超音速和高超音速飛行器技術(shù)發(fā)展的主要途徑之一 [6]?

開(kāi)展高聲速飛行器用高溫鈦合金研發(fā)的主要目的是提高飛行器在極端飛行環(huán)境下的性能和可靠性，以實(shí)現(xiàn)更高的速度和更遠(yuǎn)的飛行距離?高聲速飛行器用高溫鈦合金的研發(fā)目標(biāo)主要體現(xiàn)在 4 個(gè)方面?① 提高耐高溫性能：針對(duì)超音速和高超音速飛行過(guò)程中因空氣動(dòng)力加熱導(dǎo)致的極高溫度，研究開(kāi)發(fā)長(zhǎng)時(shí)使用溫度 600~650 ℃?短時(shí)使用溫度 650~750 ℃的高溫鈦合金，以確保飛行器在高溫環(huán)境下的穩(wěn)定性和可靠性?② 實(shí)現(xiàn)輕量化設(shè)計(jì)：利用高溫鈦合金的輕量化特性，設(shè)計(jì)制造更輕?更結(jié)實(shí)的部件和結(jié)構(gòu)，如蜂窩結(jié)構(gòu)?壁板結(jié)構(gòu)?鈦基復(fù)合結(jié)構(gòu)等，以減少飛行器的總質(zhì)量，提高燃料效率和飛行性能?③ 提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度：研究高溫鈦合金的強(qiáng)度和耐久性，以確保飛行器在高速飛行過(guò)程中能夠承受風(fēng)壓和氣動(dòng)載荷，保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和安全?④ 優(yōu)化熱管理：針對(duì)高溫環(huán)境下的熱管理問(wèn)題，研究開(kāi)發(fā)高溫鈦合金材料和結(jié)構(gòu)的熱傳導(dǎo)性和熱穩(wěn)定性，以有效控制和分散飛行器的熱量，保持系統(tǒng)正常運(yùn)行?

1、高聲速飛行器的需求與挑戰(zhàn)

1.1 高聲速飛行器的特點(diǎn)

高聲速飛行器，特別是高超聲速飛行器，是指那些飛行速度在馬赫數(shù) 5 以上的飛行器 [7]?這些飛行器的特點(diǎn)包括:① 速度快，能夠達(dá)到或超過(guò) 6000 km/h 的速度；② 技術(shù)融合，結(jié)合了航空和航天等技術(shù)，涉及多學(xué)科交叉研究領(lǐng)域，如高超聲速空氣動(dòng)力學(xué)?計(jì)算流體力學(xué)?高溫氣動(dòng)熱力學(xué)等；③ 結(jié)構(gòu)特殊，通常采用機(jī)身 - 發(fā)動(dòng)機(jī)一體化設(shè)計(jì)，具有強(qiáng)耦合性和強(qiáng)非線性特性；④ 飛行環(huán)境復(fù)雜，在距離地面 20~100 km 的空域執(zhí)行任務(wù)，飛行環(huán)境瞬間多變，氣動(dòng)特性和氣熱特性變化劇烈；⑤ 控制精度高，由于飛行速度快和環(huán)境復(fù)雜，控制系統(tǒng)需要具有高精度和高可靠性；⑥ 軍民兩用價(jià)值，具有突防成功率高的特點(diǎn)，有著巨大的軍事價(jià)值和潛在的經(jīng)濟(jì)價(jià)值?上述特點(diǎn)使高聲速飛行器在未來(lái)的軍事?政治和經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮重要戰(zhàn)略作用，同時(shí)也是對(duì)空間進(jìn)行大規(guī)模開(kāi)發(fā)的重要載體?

1.2 高聲速飛行器的選材

高聲速飛行器材料選擇的重要性不言而喻，主要體現(xiàn)在 5 個(gè)方面?① 耐高溫性能：高聲速飛行器在超音速飛行時(shí)會(huì)受到極高的氣動(dòng)加熱影響，表面溫度可能達(dá)到數(shù)千攝氏度，因此材料需要具有優(yōu)異的耐高溫性能，以保證飛行器的結(jié)構(gòu)完整性和性能穩(wěn)定性?② 輕量化：高聲速飛行器對(duì)質(zhì)量有嚴(yán)格要求，因?yàn)橘|(zhì)量的增加會(huì)加劇飛行時(shí)的能耗和成本，從而降低飛行器的速度和性能；為提高飛行器的性能和燃料效率，材料需具有高的比強(qiáng)度和比剛度，以實(shí)現(xiàn)飛行器的輕量化設(shè)計(jì)?③ 高強(qiáng)度：高聲速飛行器需要材料具有良好的強(qiáng)度，以應(yīng)對(duì)高速飛行時(shí)所受到的巨大氣動(dòng)壓力和載荷，確保飛行器在極端條件下仍能保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和安全?④ 抗氧化和耐腐蝕性能：高聲速飛行器在飛行過(guò)程中可能受到大氣?高溫和高速飛行帶來(lái)的腐蝕影響，因此材料需要具有良好的抗氧化和耐腐蝕性能，以保證飛行器的長(zhǎng)期可靠性和使用壽命?⑤ 熱傳導(dǎo)性能：高聲速飛行器需要有效管理飛行過(guò)程中產(chǎn)生的熱量，因此材料的熱傳導(dǎo)性能成為一個(gè)重要考慮因素，以確保飛行器能夠有效散熱和冷卻，避免過(guò)熱導(dǎo)致性能下降或故障?

高聲速飛行器材料的選擇是一個(gè)復(fù)雜且多學(xué)科交叉的決策過(guò)程，它直接關(guān)系到飛行器的性能?安全性和任務(wù)成功率?高溫鈦合金能夠滿足高聲速飛行器對(duì)材料特性的大部分需求，是高聲速飛行器高溫結(jié)構(gòu)部件制備的理想材料之一?

2、高溫鈦合金的特性與優(yōu)勢(shì)

2.1 高溫鈦合金的基本特性

高溫鈦合金是由航空發(fā)動(dòng)機(jī)的需求牽引不斷發(fā)展的，其具有高溫強(qiáng)度?耐腐蝕性?輕量化等特性，以及良好的加工性和穩(wěn)定的高溫性能等特性，這些特性使高溫鈦合金成為航空發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)部件?航天器結(jié)構(gòu)以及其他要求高溫性能應(yīng)用的理想材料?高溫鈦合金與其他材料相比具有多種獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，如表 1 所示?由表 1 可以看出，高溫鈦合金在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用主要得益于它們的低密度?高比強(qiáng)度和良好的耐腐蝕性?然而，選擇合適的材料還需考慮成本?加工技術(shù)和特定應(yīng)用的溫度要求?

表 1 航空航天用不同金屬材料的特性對(duì)比 

Tab. 1 Characteristic comparisons of different metal materials for aerospace

2.2 高溫鈦合金的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

高溫鈦合金具有高比強(qiáng)度?高比剛度和良好的高溫性能等優(yōu)點(diǎn)，在航空?航天領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用?航空發(fā)動(dòng)機(jī)?空天飛機(jī)和超聲速飛行器是高溫鈦合金的主要應(yīng)用對(duì)象，其大多主要用于制造發(fā)動(dòng)機(jī)的整體葉盤(pán)?離心葉輪?機(jī)匣?輪盤(pán)?葉片，無(wú)人機(jī)的后體結(jié)構(gòu)，臨近空間飛行器的油箱骨架?拐彎段?等直段?擴(kuò)張段，空天飛機(jī)的蒙皮?尾翼?法蘭?油箱骨架等構(gòu)件?經(jīng)過(guò) 70 多年的發(fā)展，高溫鈦合金取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，航空發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)服役高溫鈦合金的最高溫度達(dá) 600 ℃, 航天飛行器大應(yīng)力短時(shí)服役的最高溫度達(dá) 650 ℃?新型高性能高溫鈦合金材料結(jié)合先進(jìn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造技術(shù)，解決了相關(guān)領(lǐng)域應(yīng)用的結(jié)構(gòu)?強(qiáng)度和重量之間的突出矛盾，從而滿足了航空?航天先進(jìn)武器裝備的研制需求?

20 世紀(jì) 50 年代，美國(guó)成功研制 Ti-6Al-4V 鈦合金，其使用溫度為 300~350 ℃, 隨后英俄等國(guó)相繼研制出 IMI 550?BT3-1 等鈦合金，使用溫度可達(dá) 400 ℃;20 世紀(jì) 60 年代，各國(guó)加緊開(kāi)展高溫鈦合金的研制，先后成功研制 IMI679?IMI685?Ti-6246?Ti-6242?Ti-17?BT8M-1?BT8-1 等鈦合金，使用溫度在 450~500 ℃;20 世紀(jì) 70 年代和 80 年代，英?美?俄各國(guó)相繼研制成功 IMI829?IMI834?Ti-1100?BT18Y?BT25Y?BT36 等鈦合金，使用溫度可達(dá) 550~600 ℃[8-10]?20 世紀(jì) 50 年代至 80 年代是國(guó)外高溫鈦合金的快速發(fā)展期，使用溫度從最初的 350 ℃提高到 600 ℃?在此期間，美?俄?歐等航空發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)均已建立相對(duì)獨(dú)立的高溫鈦合金材料體系?其中，歐美發(fā)動(dòng)機(jī)用高溫鈦合金注重蠕變性能，合金類型多為近 α 型，發(fā)展了以 Ti6Al-4V?Ti-17?Ti6246?Ti6242s?IMI829 和 IMI834 為主的材料體系；俄系高溫鈦合金更注重高溫強(qiáng)度?表面氧化和熱穩(wěn)定性，以 α+β 型合金為主，形成以 BT6?BT3-1?BT8 系列?BT25 系列和 BT18y 為主的高溫鈦合金材料體系 [11-12]?國(guó)外發(fā)展的航空發(fā)動(dòng)機(jī)用高溫鈦合金及其應(yīng)用情況如表 2 所示?

近年來(lái)，隨著臨近空間飛行器對(duì)高溫鈦合金材料的需求，國(guó)外又開(kāi)始研制滿足高溫 (600~700 ℃)?短時(shí)?大應(yīng)力條件下使用的熱強(qiáng)鈦合金，例如，俄羅斯的 VT38 鈦合金?美國(guó) GE 公司的 650 ℃鈦合金?德國(guó)的 Ti-SF 61 鈦合金等 (表 2)?這些鈦合金具有良好的瞬時(shí)高溫強(qiáng)度?大應(yīng)力持久性能，使用溫度均可達(dá) 600 ℃以上，該類合金的半成品以板材和鍛件為主，用于制造高聲速飛行器的機(jī)身?尾翼?彈翼等高溫部件?

我國(guó)高溫鈦合金研制走過(guò)了從仿制逐漸過(guò)渡到自主研制的過(guò)程，我國(guó)仿制和自主研制的主要高溫鈦合金及其應(yīng)用情況如表 3 所示?

表 2 國(guó)外發(fā)展的高溫鈦合金及其應(yīng)用情況 

Tab. 2 High-temperature titanium alloys developed abroad and their applications

表 3 我國(guó)發(fā)展的高溫鈦合金及其應(yīng)用情況 

Tab. 3 Grades and application situations of high-temperature titanium alloys developed in China

TC11 和 TA15 鈦合金是我國(guó)仿制最成功?應(yīng)用最廣泛的高溫鈦合金，廣泛應(yīng)用于我國(guó)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)和航天領(lǐng)域熱結(jié)構(gòu)部件?由于 550 ℃和 600 ℃高溫鈦合金是先進(jìn)高推重比航空發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵材料，20 世紀(jì) 90 年代，中國(guó)科學(xué)院金屬研究所在國(guó)內(nèi)率先開(kāi)展 550 ℃和 600 ℃高溫鈦合金的自主研制工作?近 30 年來(lái)，從實(shí)驗(yàn)室?中間試驗(yàn)到工業(yè)生產(chǎn)試驗(yàn)，其開(kāi)展了大量基礎(chǔ)研究和應(yīng)用基礎(chǔ)研究工作，相繼突破合金成分設(shè)計(jì)?熱機(jī)械處理工藝等一系列關(guān)鍵技術(shù)，解決了高溫鈦合金熱穩(wěn)定性和熱強(qiáng)性之間的矛盾，研制出自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的?綜合力學(xué)性能良好的 550 ℃高溫鈦合金 Ti55 和 600 ℃高溫鈦合金 Ti60, 從而滿足先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研制需求?

近年來(lái)，中國(guó)科學(xué)院金屬研究所針對(duì)航天飛行器短時(shí)?高溫?大應(yīng)力服役環(huán)境的特點(diǎn)，進(jìn)一步優(yōu)化 Ti55 和 Ti60 鈦合金的成分和板材?鍛件的制備工藝，突破板材成分設(shè)計(jì)?薄板晶粒細(xì)化?寬幅薄板和大厚度板材的組織與性能均勻性控制等關(guān)鍵技術(shù)，解決了板材的超塑性成形性能和持久 / 蠕變性能匹配這一主要矛盾?該所研制的航天用 Ti55 板材最高服役溫度可達(dá) 600 ℃,Ti60 板材最高服役溫度可達(dá) 650 ℃?目前，Ti55 和 Ti60 鈦合金已逐步推廣應(yīng)用于服役溫度 550~600 ℃的先進(jìn)飛機(jī)蒙皮以及 600~650 ℃高聲速飛行器熱結(jié)構(gòu)部件上?

Ti65 鈦合金是中國(guó)科學(xué)院金屬研究所自主研制的一種新型近 α 型高溫鈦合金，長(zhǎng)時(shí)使用溫度為 650 ℃, 短時(shí)使用溫度可達(dá) 700 ℃, 可用于制造先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)高溫部件?飛行器蒙皮?蜂窩壁板?蜂窩芯格等高溫承力結(jié)構(gòu)部件?該合金的板?帶和箔材在薄壁復(fù)雜高溫構(gòu)件制造領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景?目前，Ti65 鈦合金板材?帶材和箔材已經(jīng)具備工業(yè)化批量供貨能力，同時(shí)具備一定的工程化應(yīng)用基礎(chǔ)，已完成 GB/T3620.1 合金牌號(hào) TA38 的注冊(cè)工作?

2.3 我國(guó)高聲速飛行器用高溫鈦合金的自主研發(fā)與應(yīng)用

中國(guó)科學(xué)院金屬研究所等單位用高合金化?微合金化和復(fù)合強(qiáng)化方式，在 Ti-Al-Sn-Zr 的基礎(chǔ)上同時(shí)加入一定量的 Ta?Nb 和 Mo 3 種同晶型高熔點(diǎn)的 β 穩(wěn)定元素，通過(guò)這 3 種元素與 α 穩(wěn)定元素 Al?Sn 和 Zr 等合金元素之間恰當(dāng)搭配和共同作用，使合金成為集細(xì)晶強(qiáng)化?固溶強(qiáng)化和第二相 (α?和硅化物) 彌散強(qiáng)化于一身的多元復(fù)合強(qiáng)化的熱強(qiáng)鈦合金，是我國(guó)高溫鈦合金合金化體系的特色之一?其研制出的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的 Ti55 (TA32)?Ti60 (TA33) 和 Ti65 (TA38) 鈦合金，長(zhǎng)時(shí)使用溫度分別為 550?600?650 ℃, 這 3 種鈦合金生產(chǎn)的半成品有薄板?厚板?棒材?餅環(huán)材?鍛件和模鍛件等，也可用于生產(chǎn)鑄件?航空發(fā)動(dòng)機(jī)的輪盤(pán)?鼓筒和筒體等零件及高聲速飛行器機(jī)體零件?

國(guó)外公開(kāi)報(bào)道的最成熟應(yīng)用的 600 ℃鈦合金有 3 個(gè)牌號(hào)，分別是英國(guó)的 IMI834?美國(guó)的 Ti1100 和俄羅斯的 BT36, 其中 IMI834 是最具代表性?綜合性能最好?技術(shù)成熟度最高的 600 ℃鈦合金，已經(jīng)在 EJ200?PW350 和 Trent600-800 等多個(gè)航空發(fā)動(dòng)機(jī)上獲得應(yīng)用?Ti60 是國(guó)內(nèi)技術(shù)成熟度最高的 600 ℃鈦合金，Ti60?IMI834 鈦合金棒材和鍛件的技術(shù)指標(biāo)與實(shí)測(cè)性能如表 4 - 表 7 所示?從表中可見(jiàn)，對(duì)比 2 種 600 ℃鈦合金，IMI834 的技術(shù)指標(biāo)要求較少，指標(biāo)中不包含熱穩(wěn)定性和持久性；IMI834 技術(shù)指標(biāo)中抗拉強(qiáng)度高于 Ti60, 但屈服強(qiáng)度低于 Ti60;Ti60 棒材和鍛件的實(shí)測(cè)性能均優(yōu)于 IMI834?

表 4 Ti60 鈦合金棒材技術(shù)指標(biāo)和實(shí)測(cè)性能 

Tab. 4 Technical indicators and measured properties of Ti60 titanium alloy bars

注：持久測(cè)試條件，600 ℃/300 MPa; 蠕變測(cè)試條件，600 ℃/160 MPa/100 h;Rm為抗拉強(qiáng)度，R_p0.2為屈服強(qiáng)度，A 為延伸率，Z 為面縮率，τ 為持久斷裂壽命，ε_p為殘余變形量?

表 5 Ti60 鈦合金鍛件技術(shù)指標(biāo)和實(shí)測(cè)性能 

Tab. 5 Technical indicators and measured properties of Ti60 titanium alloy forgings

注：持久測(cè)試條件，600 ℃/300 MPa; 蠕變測(cè)試條件，600 ℃/160 MPa/100 h?

表 6 IMI834 鈦合金棒材技術(shù)指標(biāo)和實(shí)測(cè)性能 

Tab. 6 Technical indicators and measured properties of IMI834 titanium alloy bars

注：蠕變測(cè)試條件，600 ℃/150 MPa/100 h?

表 7 IMI834 鈦合金鍛件技術(shù)指標(biāo)和實(shí)測(cè)性能 

Tab. 7 Technical indicators and measured properties of IMI834 titanium alloy forgings

注：蠕變測(cè)試條件，600 ℃/150 MPa/100 h?

近年來(lái)，隨著高聲速飛行器巡航速度的不斷提高，使用溫度在 650~750 ℃的高溫鈦合金在高聲速飛行器上的選材和應(yīng)用開(kāi)始得到重視?高聲速飛行器中的熱結(jié)構(gòu)主要有機(jī)體?蒙皮?進(jìn)氣道?骨架等需要承擔(dān)高溫?高載荷的薄壁部件，因此，板材和箔材是高聲速飛行器中最常見(jiàn)的半成品，但目前國(guó)外關(guān)于高溫鈦合金板材和箔材的制備技術(shù)及研制數(shù)據(jù)非常缺乏?

歷經(jīng)多年的研制與技術(shù)攻關(guān)，中國(guó)科學(xué)院金屬研究所突破多項(xiàng)高溫鈦合金板材制備的關(guān)鍵技術(shù)，工業(yè)化生產(chǎn)的 Ti55?Ti60 和 Ti65 鈦合金板材的力學(xué)性能優(yōu)異 (表 8~10), 并開(kāi)展工藝性能研究，制備大量結(jié)構(gòu)樣件 (圖 1)?在此基礎(chǔ)上，該所開(kāi)展應(yīng)用研究，其中，Ti55 鈦合金寬幅厚板解決了飛行器高溫部件的耐溫設(shè)計(jì)需求；Ti55 和 Ti60 鈦合金超塑性板材制備出飛行器零件，并通過(guò)了相關(guān)試驗(yàn)考核；研制的 Ti65 鈦合金超塑性薄板已應(yīng)用于飛行器多層結(jié)構(gòu)，材料性能滿足產(chǎn)品服役工況要求，成為該飛行器耐熱結(jié)構(gòu)研制的必選材料?

表 8 Ti55 鈦合金薄板力學(xué)性能 

Tab. 8 Mechanical properties of Ti55 titanium alloy sheet

注：M1 態(tài)，500~600 ℃, 保溫 3~6 h;M2 態(tài)，880~950 ℃, 保溫 1 h, 空冷 + 580~720 ℃, 保溫 3~6 h?

表 9 Ti60 鈦合金薄板力學(xué)性能 

Tab. 9 Mechanical properties of Ti60 titanium alloy sheet

注：M1 態(tài)，580~620 ℃, 保溫 3~6 h;M2 態(tài)，930~1010 ℃, 保溫 1 h, 空冷 + 580~720 ℃, 保溫 3~6 h?

表 10 Ti65 鈦合金薄板力學(xué)性能 

Tab. 10 Mechanical properties of Ti65 titanium alloy sheet

注：M1 態(tài)，650~720 ℃, 保溫 4~6 h;M2 態(tài)，980~1020 ℃, 保溫 1 h, 空冷 + 650~720 ℃, 保溫 4~6 h?

2.4 面臨的挑戰(zhàn)與探索研究現(xiàn)狀

隨著先進(jìn)飛行器巡航速度的提高及飛行器減重需求的強(qiáng)化，在 700~800 ℃使用的高溫鈦合金?鈦基化合物和鈦基復(fù)合材料有望逐漸替代現(xiàn)有的高溫合金，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)高溫結(jié)構(gòu)的減重和耐溫需求?Ti?AlNb?Ti3Al?TiAl 等鈦鋁金屬間化合物材料使用溫度可達(dá) 650~900 ℃, 但該類材料較低的室溫塑性仍然制約著其工程應(yīng)用的成熟性?鈦基復(fù)合材料具有耐高溫?密度低的特點(diǎn)，但大尺寸復(fù)合薄板的制備工藝尚未突破，且材料和制造成本較高，短期內(nèi)難以大面積應(yīng)用到飛行器研制中?因此，在現(xiàn)有高溫鈦合金的基礎(chǔ)上，研發(fā)一種能夠滿足飛行器在 700~750 ℃短時(shí)使用和減重需求的高溫鈦合金，是綜合考慮技術(shù)成熟度?制造成本以及材料工藝性的較可行的技術(shù)方案之一?

中國(guó)科學(xué)院金屬研究所在 700~750 ℃鈦合金板材領(lǐng)域開(kāi)展了探索性研究，并研制出一種新型高溫鈦合金 Ti750S?該合金采用硅化物原位彌散析出，以提升材料高溫強(qiáng)度；同時(shí)通過(guò)調(diào)控軋制工藝，獲得具有小長(zhǎng)寬比 α 相板條組織的板材 (圖 2 (a)), 從而進(jìn)一步增強(qiáng)板材的高溫拉伸強(qiáng)度，具有良好的室溫強(qiáng)度和塑性匹配 (圖 2 (b)); 此外，其在 700~750 ℃的高溫拉伸強(qiáng)度明顯優(yōu)于現(xiàn)有高溫鈦合金 (圖 2 (c)(d))?

3、結(jié)束語(yǔ)

未來(lái)高聲速飛行器用高溫鈦合金的研發(fā)將繼續(xù)致力于材料性能優(yōu)化?新材料研發(fā)?加工技術(shù)創(chuàng)新?多功能材料應(yīng)用和航空航天應(yīng)用拓展等方面，為航空航天技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步提供重要支持?高聲速飛行器用高溫鈦合金的發(fā)展，應(yīng)堅(jiān)持材料?設(shè)計(jì)?工藝一體化研究思想，致力于進(jìn)一步優(yōu)化高溫鈦合金耐高溫性能?高溫強(qiáng)度?耐腐蝕性和熱疲勞性能的同時(shí)，不斷開(kāi)發(fā)先進(jìn)的加工技術(shù)和工藝，以提高高溫鈦合金的加工效率和成型精度，為高聲速飛行器的大規(guī)模制造提供支持?高溫鈦合金不僅可在高聲速飛行器中得到應(yīng)用，還有望拓展到其他航空航天領(lǐng)域，如航空發(fā)動(dòng)機(jī)?航天器?火箭發(fā)動(dòng)機(jī)等高溫高速工作環(huán)境中的關(guān)鍵部件?

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（注，原文標(biāo)題：高聲速飛行器用高溫鈦合金研究進(jìn)展與發(fā)展趨勢(shì)）

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