钛合金用于航空及发动机的制造材料

1948年美国杜邦公司才用镁法成吨生产海绵钛——这标志着海绵钛即钛工业化生产的开始。而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。钛在地壳中含量较丰富，含量排第九位，远高于铜、锌、锡等常见金属。钛广泛存在于许多岩石中，特别是砂石和粘土中。

钛合金按用途可分为：耐热合金、高强合金、耐蚀合金(钛-钼，钛-钯合金等)、低温合金以及特殊功能合金(钛-铁贮氢材料和钛-镍记忆合金)等。
尽管钛及其合金应用的历史不长，但由于它那超众的性能，已经获得了多个光荣称号。首先荣获的称号就是“空间金属”。它重量轻、强度大又耐高温，特别适于制造飞机和各种航天器。目前世界上生产的钛及钛合金，大约有四分之三都用于航空航天工业。许多原来用铝合金的部件，都改用了钛合金。

钛合金主要用于飞机及发动机的制造材料，如锻造钛风扇、压气机盘和叶片、发动机罩、排气装置等零件以及飞机的大梁隔框等结构框架件。航天器主要利用钛合金的高比强度，耐腐蚀和耐低温性能来制造各种压力容器、燃料贮箱、紧固件、仪器绑带、构架和火箭壳体。人造地球卫星、登月舱、载人飞船和航天飞机也都使用钛合金板材焊接件。60年代开始钛合金的使用部位从后机身移向中机身、部分地代替结构钢制造隔框、梁、襟翼滑轨等重要承力构件。 70年代起，民用机开始大量使用钛合金，如波音747客机用钛量达3640公斤以上占机重28%。随着加工工艺技术的发展，在火箭、人造卫星和宇宙飞船上，也用了大量的钛合金。

研究表明，金属材料中的杂质元素在提高材料强度的同时会大幅降低材料的塑性和断裂韧性、加快内部裂纹扩展速率，并恶化其他机械性能。美国依据新一代飞机结构设计的损伤- 容限准则需求，对结构制造中大批量使用的Ti-6Al-4V 钛合金进行了成分设计优化，研制出了低杂质含量的Ti-6Al-4V ELI 钛合金，主要杂质间隙元素O 含量控制在0.13% 以内、C 含量控制在0.08%以内，在小幅度降低材料抗拉强度的同时，大幅度提升了材料的断裂韧性，降低了裂纹扩展速率。此外，研究表明Ti-6Al-4V 钛合金显微组织为魏氏组织时合金的断裂韧性较高、裂纹扩展速率较低。美国在新机设计中使用低杂质含量的Ti-6Al-4V ELI 钛合金结合β 退火工艺获得魏氏组织，使合金具有最佳的断裂韧性和抗裂纹扩展能力。