鈦合金具有低密度、高比強度、使用溫度范圍寬(-269~600℃)、耐蝕、低阻尼和可焊等諸多優(yōu)點(diǎn)，是航空航天飛行器輕量化和提高綜合性能的最佳用材，其應用水平是體現飛行器先進(jìn)程度的一個(gè)重要方面。提高飛行器的綜合力學(xué)性能并降低成本，是推動(dòng)鈦合金在航空航天領(lǐng)域應用的重要措施。
隨著(zhù)航空航天技術(shù)的發(fā)展，鈦合金在航空航天領(lǐng)域的應用范圍不斷擴展，鈦合金結構件也越來(lái)越呈現出大尺寸、薄壁曲面、變厚度和整體結構的趨勢，進(jìn)一步提高了航空航天飛行器的性能、結構剛性，減輕了重量，鈦合金精密成形技術(shù)將是航空航天制造技術(shù)的研究重點(diǎn)。
精密成形是指零件成形后接近或達到零件精度要求的成形技術(shù)，它是建立在新材料、新設備、新工藝、計算機輔助工藝設計等技術(shù)成果的基礎上，發(fā)展了傳統的成形技術(shù)，實(shí)現產(chǎn)品高效、高性能、低成本的少無(wú)余量制造技術(shù)，精密成形的零件具有高的幾何精度和表面粗糙度、精確的外形及優(yōu)良的機械性能。鈦合金精密成形技術(shù)廣泛應用于航空航天領(lǐng)域，它的使用能顯著(zhù)提高各類(lèi)作戰飛機、航空發(fā)動(dòng)機、戰略戰術(shù)導彈、運載火箭等航空航天產(chǎn)品的綜合性能和保障能力。針對精密成形技術(shù)中精密熱成形(包括精密鑄造、超速成形/擴散連接、精密旋壓和激光直接快速成形)技術(shù)的應用進(jìn)展進(jìn)行分析，這些技術(shù)可以實(shí)現近凈形生產(chǎn)，材料利用率高達70%~90%，已經(jīng)在航空航天領(lǐng)域凸顯出廣闊的發(fā)展前景和良好的應用價(jià)值。
鈦合金精密鑄造技術(shù)
美國于20世紀60 年代開(kāi)始研究應用鈦合金精密鑄造技術(shù)，處于世界領(lǐng)先水平，開(kāi)發(fā)出了熔模陶瓷鑄型技術(shù)、機加石墨鑄型技術(shù)和熱等靜壓技術(shù)。國外先進(jìn)國家已成功研制了F-100、CFM-56、CF6-80、F-119等航空發(fā)動(dòng)機的大型薄壁整體鈦合金中介機匣、風(fēng)扇、高壓壓氣機機匣等鑄件，最大直徑已經(jīng)大于1000mm、最小壁厚小于3mm、尺寸精度達到CT6~CT7 級水平，冶金質(zhì)量高。
美國F-22戰斗機在垂尾方向舵作動(dòng)筒支座與其他關(guān)鍵承力部位大量采用鈦合金精密鑄件，約占其整體結構重量的7.1%。德國鈦鋁精鑄公司采用近α 型鈦合金IMI834 生產(chǎn)了燃氣渦輪航空發(fā)動(dòng)機的零部件。目前，大型復雜的發(fā)動(dòng)機中介機匣式風(fēng)扇框架基本采用 Ti-6Al-4V 及Ti6242 精鑄件。
我國的鈦精鑄技術(shù)起步于20世紀60 年代，是借鑒和引進(jìn)國外技術(shù)發(fā)展起來(lái)的，經(jīng)過(guò)多年發(fā)展開(kāi)發(fā)出了鈦合金熔模鑄造技術(shù)、搗實(shí)型鑄造技術(shù)、石墨加工型鑄造技術(shù)等。鈦合金熔模精密鑄造技術(shù)結合離心澆鑄工藝技術(shù)，實(shí)現了尺寸900mm、整體壁厚2.5 mm 的薄壁復雜鈦合金結構件澆鑄成型，尺寸精度達到CT6~CT8 級，鑄件表面黏污層厚度減少到0.3mm。對于中小型鑄件尺寸精度可以達到CT6~CT7 級，表面粗糙度達到R a3.2mm，最小壁厚1.5μm，達到國際先進(jìn)水平。北京航空材料研究院曾成功澆鑄出尺寸630mm×300mm×130mm、最小壁厚僅為2.5mm 的復雜框形結構。
隨著(zhù)航空航天裝備升級換代，對構件的大型化、復雜化和高精度提出了更高要求，鈦合金精密鑄造技術(shù)結合先進(jìn)熔煉技術(shù)、計算機仿真技術(shù)、熱等靜壓技術(shù)、數字化檢測技術(shù)等是今后的主要發(fā)展方向。目前，與歐美發(fā)達國家相比，我國在技術(shù)基礎、設備、過(guò)程控制、成形改性一體化、工藝仿真和數字化檢測等方面存在一定的差距，攻克大型薄壁復雜整體精鑄件鑄造關(guān)鍵技術(shù)，滿(mǎn)足先進(jìn)航空航天裝備研制的需要是今后工作的重點(diǎn)。
鈦合金超塑成形/ 擴散連接技術(shù)(SPF/DB)
超塑成形/擴散連接(SPF/DB)是一種把超塑成形與擴散連接相結合用于制造高精度大型零件的近無(wú)余量加工方法，在現代航空航天工業(yè)發(fā)展的推動(dòng)下，經(jīng)過(guò)30多年的開(kāi)發(fā)研究和驗證試驗，已進(jìn)入了實(shí)用階段。
20 世紀70 年代早期，美國洛克威爾公司首先將超塑成形技術(shù)應用到飛機結構件制造中，使鈦合金制造工藝發(fā)生了技術(shù)變革。隨后，歐美將鈦合金SPF、SPF/DB 技術(shù)列為重點(diǎn)研究項目，促使超塑成形整體鈦合金結構件已獲得工程應用，并產(chǎn)生了巨大的技術(shù)經(jīng)濟效益：聯(lián)合戰斗機(JSF)的后緣襟翼和副翼、F-22后機身隔熱板等重要結構均采用了鈦合金超塑成形/ 擴散連接的整體結構。英國羅·羅公司采用SPF/DB 技術(shù)研制出了第二代鈦合金寬弦無(wú)凸肩空心風(fēng)扇葉片，每個(gè)葉片實(shí)現減重35%~40%，處于世界領(lǐng)先地位。歐盟采用超塑成形的Ti-6Al-4V 合金高度控制儀氣瓶還應用于阿里安Ⅴ火箭，國外一些導彈上用的鈦合金蜂窩結構的翼面也采用SPF/DB技術(shù)成形。
國內對SPF/DB技術(shù)的研究開(kāi)始于70 年代末，經(jīng)過(guò)30 多年的發(fā)展，我國SPF/DB 技術(shù)取得了很大的進(jìn)步。近年來(lái)，我國新機研制及改進(jìn)機型中，前緣襟翼、鴨翼、整體壁板和腹鰭等大尺寸鈦合金構件采用SPF/DB技術(shù)。針對航天型號對金屬防熱結構的需求，航天材料及工藝研究所開(kāi)展了鈦合金波紋板SPF 技術(shù)研究，成功制備出TC4 鈦合金防熱瓦等熱結構部件。
SPF/DB 應用于航空航天具有兩方面的優(yōu)勢，一方面是滿(mǎn)足航空航天復雜幾何形狀零件的要求，另一方面可以不用接頭(緊固件或鉚釘等)獲得整體結構。SPF/DB 技術(shù)的應用方向為：大型結構件、復雜結構件、精密薄壁件的超塑成形;高速超塑成形技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)。SPF/DB 技術(shù)應用表明：盡管鈦合金成本高，但成本效益、可靠性、長(cháng)壽命和重量輕量化對航空航天的吸引力更大。
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