TC21钛合金棒及锻件在航空领域的应用优势

为了适应损伤容限设计的要求，国际上十分重视发展具有很高断裂韧性和很慢裂纹扩展速率的中强或高强钛合金，即高损伤容限钛合金(或称损伤容限型钛合金)。目前，国外已经研制出高断裂韧度、低裂纹扩展速率的损伤容限钛合金，即低间隙Ti-6Al-4V(β-ELI) 和Ti-6-22-22S。中国研制的新型两相高强高韧TC21合金。

Ti-6Al-4V(β-ELI) 属于900MPa强度级别的高损伤容限型钛合金，其合金的间隙元素C、O、N和杂质元素Fe的含量比Ti-6A1-4V合金显著减少，虽降低了合金强度，但提高了合金的韧性。合金的锻件主要性能可达到：o.≥895MPa， 00.2≥ 795MPa， 8≥8%， w≥15%，ic≥75MPa·m1/2Ti-6Al-4V(β-ELI) 合金已应用于波音777客机的安定面连接接头和F/A-22飞机的机体。

Ti-6-22-22S(Ti-6Al-2Sn-2Zr-2Mo-2Cr-0.2Si)合金是由美国RMI公司于20世纪70年代研制的一种航空用α+3型钛合金。通过添加Si使该合金能够在中温下保持较高的强：的器优点为：有典好的韧件透热直径可达100mm)；极好的超塑成形性能。Ti-6-22-22S合金现已被美国空军选定作为F-22战斗机用材料，如飞机下部龙骨的翼弦用的就是Ti-6-22-22S合金锻件，同时该合金还计划用于X-33教练机、可重复使用的运载火箭及联合攻击战斗机。

TC21(Ti-Al-Mo-Sn-Zr-Cr-Si-X系)钛合金是具有我国自主知识产权的新型两相高强高韧高损伤容限型飞机结构用钛合金。目前该合金D300mm以下大棒材具备稳定批量供应的条件。TC21钛合金具有高强度、高韧性、高可焊性和低的疲劳裂纹扩展速率等性能，其综合力学性能比美F-22飞机应用的Ti-6-22-22S和苏-27系列飞机广泛应用的BT20钛合金更加优异，特别是具有非常优异的电子束焊接性能，适合于制造飞机大型整体框梁类重要承力构件。

钛国外已有30多年损伤容限设计的经验，而我国在损伤容限设计方面起步较晚。随着国内航空系统损伤容限设计技术的迅速普及，对高损伤容限钛合金的需求将日益迫切。我国需深人研究钛合金损伤容限性能机理以及完善对损伤容限性能的表征与评价技术。