文献综述

1.1引言

近年随着我国航天技术的日益成熟, 科学家们怀着饱满的爱国热情投身于研发飞船的实践中, 先后有神一到神八的成功发射, 特别是载人航天事业的蓬勃发展, 大大的推动了我国航天事业向前发展进步的脚步, 提高了我国的综合国力的同时也大大提高了国家在国际上的竞争力。航天事业的发展离不开先进航天航空材料的运用与先进技术的支持, 作为一种相对年轻的轻质金属, 钛与钛合金虽然为人类所认知与熟练运用的时间相对较为短暂, 但其在逐渐发展的航空航天领域, 得到了极为广泛的应用。

美俄等军事强国在20世纪50年代开始发展钛合金, 如今这些军事强国的武器装备上已经普遍能看见钛合金的身影。同时, 在一些民用的领域, 如民用客机、船舶上也出现了钛合金。近年来, 高强钛合金的研制、开发及应用取得了极大的进步, 国际上先进的各个种类的优秀钛合金类型, 比如Ti-1023、比如VT-22、Ti-5553等多种钛合金, 都已经在航空航天领域有所发展与使用。一定种类的合金强度等级已经可以达在到1300MPa甚至更高的同时保持一定的塑性, 其断裂韧性也相对较高。可见, 钛合金已经在受到了世界各国的极大关注。

然而在中国, 钛合金最大的用量还是集中于化工行业。再者, 诸如Ti-5553等一些合金由于其仍处于专利保护范围内, 导致我国至今仍然无法投入生产与使用, 然而在国外, 这些优质的合金已经取代了传统的高强钛合金, 用于生产飞机的起落架结构构件及飞机骨架等一系列。

基于这样的现状, 我国在突破国外知识产权, 研制具有自主知识产权的高强钛合金方面, 打破国外垄断保证国家各项事业的蓬勃发展, 已经刻不容缓,

1.2钛元素简介及分布

钛是一种化学元素, 化学符号Ti, 原子序数22, 在化学元素周期表中位于第4周期、第IVB族。钛被认为是一种稀有金属, 主要是因为它在自然界中其存在分散并且难于提取。但是钛的总含量却是相对丰富的, 在所有元素中居第十位。 钛的矿石主要有钛铁矿及金红石, 广布于地壳及岩石圈之中。钛亦同时存在于几乎所有生物、岩石、水体及土壤中。从主要矿石中萃取出钛需要用到克罗尔法 或亨特法。钛最常见的化合物是二氧化钛, 可用于制造白色颜料。其他化合物还包括四氯化钛(TiCl₄)（作催化剂和用于制造烟幕作空中掩护）及三氯化钛（TiCl₃)（用于催化聚丙烯的生产）。

1.3钛元素及其合金的性质

钛是一种银白色的过渡金属, 具有重量轻、强度高、具金属光泽等特征, 钛还具有耐湿氯气腐蚀的能力。但是在干氯气中钛的抗腐蚀能力会大大减弱, 即使是温度0℃以下的干氯气, 钛接触之后也会发生剧烈的化学反应, 生成四氯化钛, 再分解生成二氯化钛, 甚至燃烧。故钛不能用于干氯气环境中, 只有当氯气中的含水量高于0.5%的时候, 钛在其中才能保持可靠的稳定性。