日前，南京理工大學(xué)陳光教授團(tuán)隊(duì)，在國(guó)家973計(jì)劃的資助下，經(jīng)長(zhǎng)期研究，在新型航空航天材料鈦鋁合金方面取得跨越性突破。其室溫拉伸塑性、屈服強(qiáng)度、高溫抗蠕變性能、承溫能力等關(guān)鍵性能指標(biāo)處于國(guó)際領(lǐng)先，超過(guò)美國(guó)同類材料1～2個(gè)數(shù)量級(jí)。這個(gè)振奮人心的消息也引起業(yè)界對(duì)于鈦鋁合金的關(guān)注。那么，鈦鋁合金到底有何優(yōu)勢(shì)，能夠幫助人類“沖上云霄”甚至沖破天際呢？
　　
　　什么是鈦鋁合金？
　　
　　鈦鋁合金是一種銀白色的金屬，具有相當(dāng)多的優(yōu)良性能。鈦的密度為4.54g/cm3，比鋼輕43%，但機(jī)械強(qiáng)度卻與鋼相差不多，比鋁大兩倍，比鎂大五倍。鈦耐高溫，熔點(diǎn)1942K，比黃金高近1000K，比鋼高近500K。
　　
　　鈦屬于化學(xué)性質(zhì)比較活潑的金屬。加熱時(shí)能與O2、N2、H2、S和鹵素等非金屬作用。但在常溫下，鈦表面易生成一層極薄的致密的氧化物保護(hù)膜，可以抵抗強(qiáng)酸甚至王水的作用，表現(xiàn)出強(qiáng)的抗腐蝕性。因此，一般金屬在酸、堿、鹽的溶液中變得千瘡百孔而鈦卻安然無(wú)恙。
　　
　　鈦合金制成飛機(jī)比其它金屬制成同樣重的飛機(jī)多載旅客100多人。制成的潛艇，既能抗海水腐蝕，又能抗深層壓力，其下潛深度比不銹鋼潛艇增加80%。同時(shí)，鈦無(wú)磁性，不會(huì)被水雷發(fā)現(xiàn)，具有很好的反監(jiān)護(hù)作用。
　　
　　鈦鋁合金，其密度遠(yuǎn)小于高溫合金，而室溫和高溫比強(qiáng)度（強(qiáng)度/密度）卻更好，室溫韌性也比陶瓷材料好。因而適用于制造航空航天用機(jī)體的結(jié)構(gòu)材料、發(fā)動(dòng)機(jī)部件或汽車用發(fā)動(dòng)機(jī)部件等。并有希望大幅度地輕量化和改善其性能，將作為下一世紀(jì)的輕量化耐熱材料而受到人們的關(guān)注。
　　
　　鈦鋁合金的開發(fā)最有希望的領(lǐng)域仍然是航空航天有關(guān)領(lǐng)域
　　
　　首先，對(duì)于飛機(jī)高速化和低燃料費(fèi)的要求，對(duì)機(jī)體及各部件的輕量化以及提高耐熱性均是重中之重，也是最直接的實(shí)現(xiàn)方式。觀察發(fā)現(xiàn)，當(dāng)飛機(jī)速度達(dá)到2馬赫（2倍音速）時(shí)，飛機(jī)機(jī)體溫度就可達(dá)到300攝氏度。另外，隨著飛機(jī)用燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的效率提高，最近研發(fā)的發(fā)動(dòng)機(jī)溫度年年提高，V2500等最新型的發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪入口溫度已經(jīng)超過(guò)攝氏1400度。雖然現(xiàn)有的機(jī)身材料尚能滿足當(dāng)前需求。但如果有一種耐熱性更強(qiáng)，質(zhì)量更輕的復(fù)合材料出現(xiàn)的話，沒有任何廠商能夠抵受得住這種技術(shù)的誘惑。
　　
　　其次，通過(guò)對(duì)各國(guó)開發(fā)的航天飛機(jī)和超音速運(yùn)輸機(jī)來(lái)看，這種飛機(jī)與以往研制的飛機(jī)不同點(diǎn)主要在于機(jī)體的使用溫度會(huì)達(dá)到1800度左右，對(duì)于這些材料，要求其強(qiáng)度、耐用性、抗氧化性等無(wú)論在任何惡劣條件下都能保持穩(wěn)定。隨著對(duì)耐熱材料研究的逐漸深入，鈦鋁合金復(fù)合材料正逐漸捕捉科學(xué)家的眼球。
　　
　　2007年，美國(guó)波音公司最新研發(fā)的大型客機(jī)787試飛成功。這種新型飛機(jī)比老款飛機(jī)節(jié)油20%，氮化物排放量減少80%，噪音顯著降低，從而引發(fā)全球關(guān)注。據(jù)悉，波音787的發(fā)動(dòng)機(jī)由美國(guó)通用電氣公司（GE）提供，采用4822鈦鋁合金代替鎳基高溫合金，制造出用于最后兩級(jí)環(huán)境溫度和危險(xiǎn)系數(shù)最低的低壓渦輪葉片上。這是鈦鋁合金首次應(yīng)用在航空發(fā)動(dòng)機(jī)上。GE公司通過(guò)此舉動(dòng)，在以克為減重單位的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)上，令人震驚地使單臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)減重200磅，轟動(dòng)航空界。
　　
　　航空發(fā)動(dòng)機(jī)被譽(yù)為飛機(jī)的心臟，其中，渦輪葉片是航空發(fā)動(dòng)機(jī)中最關(guān)鍵的核心部件，因而也決定了制造它的材料必須能在高溫等惡劣的工作條件下正常工作。傳統(tǒng)的鎳基合金雖然各方面性能都不錯(cuò)，但是其太過(guò)笨重，與飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)輕量化的理念背道而馳。而此次研發(fā)的鈦鋁合金使用溫度可達(dá)900度以上，已經(jīng)可以和鎳基合金“掰手腕”了，此次南京理工大學(xué)陳光教授帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)在材料性能上實(shí)現(xiàn)了三大突破。1.室溫拉伸塑性和屈服強(qiáng)度大大提升。2.抗蠕變性能優(yōu)異。3.承溫能力大大提高。而這三種性能的提升在航空航天領(lǐng)域中無(wú)疑是一種“作弊”，仿佛這種材料就是為航空航天而生的。預(yù)計(jì)在5-10年之后，此種新型鈦鋁合金便能實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。
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(關(guān)鍵字：鈦鋁合金)