鈦及鈦合金材料具有高強度、良好的塑性和韌性，并具有足夠的耐腐蝕性和高溫強度，在航天、造船、化工等方面的應(yīng)用愈發(fā)廣泛。雖然鈦制設(shè)備的一次性投資巨大， 但設(shè)備的可靠性和使 用壽命大大提 高， 經(jīng)濟效益明顯。 目前， 鈦合金管越來越多地應(yīng)用到各種行業(yè)，如石油、化工、能源等行業(yè)，作為艦船設(shè)備和海水淡化技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用材料。鈦及鈦合金的焊接性和焊接工藝發(fā)展的研究工作得到了廣泛的重視。
我國鈦工業(yè)在過去幾十年的發(fā)展過程中 ，取得了很大進(jìn)展。相關(guān)部門對鈦及鈦合金應(yīng)用技術(shù)的開發(fā)及研究相當(dāng)重視，特別是船用鈦合金的應(yīng)用技術(shù)，對于鈦合金的消耗比重大大的增加了。目前 ， 我國已使用的船用鈦合金包括TA2,TA16和TA17等，在船舶上得到了一定程度的應(yīng)用。關(guān)于這些鈦合金產(chǎn)品性能研究大部分停留在基本性能的研究，例如拉伸、彎曲等，缺乏能夠深入評價的數(shù)據(jù)，此外，鈦合金管道方面的研究也少有報道，需要對鈦合金科研繼續(xù)投入資金，開展低成本的技術(shù)研究，在保證產(chǎn)品擁有良好性能的同時，能進(jìn)一步降低產(chǎn)品的加工及制造成本，同時要在特定的海洋環(huán)境下進(jìn)行試驗研究，積累更多的數(shù)據(jù)用來支撐鈦合金工藝改進(jìn)。
1、鈦及鈦合金在艦船領(lǐng)域的應(yīng)用
艦船性能的優(yōu)異標(biāo)志著海軍戰(zhàn)斗力強度的高低，艦船是海上運輸和戰(zhàn)斗的平臺， 是海軍最為重要的裝備。因此， 制作軍艦的材料性能要非常好， 在降低服役成本的同時，保證艦船系統(tǒng)的運行和維護(hù)，增強艦船的作戰(zhàn)能力。鈦合金優(yōu)異的機械性能、耐腐蝕性、耐沖刷腐蝕性和較高的強度等特點，被應(yīng)用在艦船上，用來提高艦船的可靠性和有效性 ，實現(xiàn)減重和增載。 目前，已經(jīng)有大量艦船中管道材料使用經(jīng)驗可以證明，傳統(tǒng)材料的使用壽命是有限的，鋼管材料制作的管道， 使用壽命僅為1~2年， 銅鎳合金材料制作的管道 ， 使用壽命為6~8年，而鈦合金材料制作的管道，使用壽命在40年以上。
美國的登陸船、氣墊船 ( LVCA) 、水陸兩棲強擊登陸船( LHD) 、快速作戰(zhàn)軍需品補給船 (AOE-6) 、雙層殼體監(jiān)視船(SWATH T-GOS19) 、海岸探測船(MHC-51 )和導(dǎo)彈驅(qū)逐艦 (DDG-51)等, 艦船上的的海水冷卻系統(tǒng)、海水系統(tǒng)和滅火系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)件、緊固件等，均使用性能高的鈦合金。經(jīng)過幾十年的發(fā)展， 中國船用鈦合金水平大大的提高，形成了獨立艦船用的鈦合金體系，對不同艦船的不同強度要求，不同強度的鈦合金被用于不同部位，主要用于船舶動力工程中的耐熱耐蝕部件和船用特種機械。鈦合金廣泛用于艦船，包括船體結(jié)構(gòu)、推進(jìn)系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)和特殊設(shè)備等?？梢哉f鈦合金材料可用于除船舶附件和艙室設(shè)施之外的所有大型設(shè)備和部件。
2、鈦及鈦合金在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用
鈦及鈦合金在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用也十分廣泛，因為鈦的彈性模量與人體組織最接近，多用作人體硬組織修復(fù)材料，并且由于具有優(yōu)良的生物相容性和耐腐蝕性， 人體在植入鈦合金制作的金屬體后可以減輕與骨組織之間的排斥性。研究發(fā)現(xiàn)一種多孔鈦金屬材料, 因其具有質(zhì)量輕和比表面積大，被視為人體植入的最佳材料。 作為人體植入的 多孔鈦材料有以下三個方面的優(yōu)點：
1）獨特的多孔結(jié)構(gòu)能夠促使新生的組織長入到植入體孔隙，使植入體與人體新生組織連接在一起并 最終形成一個整體；
2）多孔結(jié)構(gòu)能使人體吸收的營養(yǎng)在孔隙中傳送，使得組織直接吸收，加快傷口愈合；
3）通過改變孔隙率改變多孔鈦和鈦合金的抗壓度和彈性模量等， 使得多孔鈦力學(xué)性能與人骨骨骼相當(dāng)。通過粉末燒結(jié)的方法制備出的多孔鈦其孔隙率一般在10%~80%, 抗壓強度通常小于350MPa, 彈性模量在約12GPa , 孔徑通常在準(zhǔn)100~準(zhǔn)500μm, 孔徑尺寸適合人體攝入的營養(yǎng)成分吸收。使用等離子燒結(jié)法制備出一種生物醫(yī)用的多孔鈦材料，其孔隙率為50%~70%,孔徑一般在準(zhǔn)100~準(zhǔn)300μm、抗壓強度通常為24~69MPa、彈性模量在1.0~1.3 GPa。改進(jìn)粉體熔化發(fā)泡的方法，制備了總孔率高達(dá)90%的泡沫鈦合金。鈦材料的主孔為毫米級的球形孔，大量的微孔分布在孔壁上。目前，泡沫鈦的研究主要是鈦合金多孔植入材料，而對工程結(jié)構(gòu)材料的研究相對較少140。 在性能研究中，主要是植入鈦的生物性能, 關(guān)于胞狀泡沫鈦機械性能研究很少，此外，制得的樣品孔隙率不是太高，通常小于75% 。
3）鈦及鈦合金在航空領(lǐng)域中的應(yīng)用
在1949年的美國， 道格拉斯飛機公司從雷明頓武器公司訂購了第一批實際用于飛行目的鈦合金。20世紀(jì)50年代，Rem-Cru開發(fā)了第一種β鈦（Ti-l3V-llCr-3Al) , 這種高強度可熱處理合金已廣泛應(yīng)用于SR71高速預(yù)警飛機。20 世紀(jì)50年代后期，美國鈦合金應(yīng)用從航空領(lǐng)域轉(zhuǎn)向?qū)楊I(lǐng)域。后來， 在20世紀(jì)60年代， 鈦又被廣泛用于非軍用的發(fā)動機和寬體噴氣式飛機。
鈦及鈦合金精密鑄件的使用取得了令人滿意的經(jīng)濟效益，鈦合金鑄件質(zhì)量不斷的提高， 在20世紀(jì)80年代~90年代， 歐美飛機鈦及鈦合金鑄件的應(yīng)用數(shù)量顯著增加。隨著鈦及鈦合金鑄件在飛機上的普及， 許多結(jié)構(gòu)件也開始使用鈦合金。波音飛機上CF6-80發(fā)動機的安裝吊架 ， 就是一個具有大應(yīng)力條件的結(jié)構(gòu)件，Ti-6Al-4V合金鑄件現(xiàn)已使用，狀況良好。
相關(guān)鏈接
