近年来，人类加快了探索太空的步伐。作为航天飞行器也需要不断更新和升级，以满足并完成更加困难和艰巨的任务。由于太空环境非常复杂，航天器需要适应各种极端和恶劣的条件，如高温，极冷，真空，失重和腐蚀。因此，航天器不仅要考虑结构的特性，还要注意材料的选择和使用。
钛合金在航天飞行器应用的现状及前景
众所周知，钛的密度非常小，但钛合金的强度和韧性非常好，可以在500°C和-220°C下正常工作。这些优点使钛合金成为航天器的首选材料，并且有“宇宙第一金属”的美称。早在上世纪下半叶，超塑成形技术已成功应用于钛合金的生产，解决了钛合金生产和加工中的一系列问题，并不断升级和优化，并已能够充分利用钛合金的特性。使该组件的重量减少了35％，同时节省了近60％的生产成本。[1]
目前，中国研制和应用的SPF技术处于世界领先地位，代表着航天器制造的最高标准。总体而言，钛合金在航天器中得到了广泛的应用，钛合金的使用也是未来空间发展的必由之路。然而，由于技术和经济上的制约，钛合金的应用并没有充分发挥其潜力，也没有开拓市场。未来，航天器需要应用更高性能的钛合金，需要继续降低成本，提高钛合金的生产效率。
航天飞行器中应用钛合金的主要类型[2-3]
1、韧性钛合金
我国很早就开始了韧性钛合金的研究和开发。中华人民共和国成立初期，在北京成立了有色金属研究所，并成功研制了钛合金5583型。70年代初，上海钢铁研究院开发了钛合金。在90年代，高韧性钛合金的发展并没有继续。目前只有钛合金被用于卫星发射，但这些钛合金远远不能满足时代的需要。其中主要钛合金如Tc1、Tc5、BT7M等，在强度和韧性上相对较低。在1200mpa以下，远低于航天器对钛合金韧性的要求，需要深入研究和开发高韧性高强度钛合金，扩大和丰富钛合金在我国航天领域的应用。
2、高温钛合金
航天飞行器的运行环境要求钛合金比较有耐高温的性能，而且这一方面的研究至关重要，但是想要在高温的情况下，保证钛合金仍然具有稳定的性能是很困难的，而且常常会适得其反。世界上首个高温钛合金诞生于1956年的美国，被命名为钛合金6Al4V，能够在300℃左右使用，在航天飞船以及洲际导弹上得到了很好的运用，但是毕竟当时的技术有限，钛合金6Al4V还有很多缺点，比如制作困难、不易加工等。在之后的改进过程中，陆续添加了一些锌、锰、硅等元素，将温度提升到了450℃。
3、低温钛合金
随着宇宙探索距离的不断扩大，钛合金在低温环境的应用越来越广，而且温度越低，钛合金的强度越大，所以这方面的研究是具有战略意义的。经过实验发现，在钛合金中筛出掉H和O等中间元素，能够提高低温性能，日本最新研发的钛合金LT600，能够适应25K温度环境，并且塑性和断裂韧性能够很好地配合，已经用于制造液氢泵。我国的低温钛合金研发和应用处于世界领先水平，最新的钛合金A7ELI的强度更高，塑性更好，很好地满足了航天飞行器对厚度方面的要求。
4、铸造钛合金
铸造钛合金的突出特点是耐腐蚀性特别好，并且容易焊接，但是在铸造过程中，因为钛金属本身的熔点比较高，化学性质异常活泼，很容易在焊接时与空气以及其他材料发生化学反应，导致钛合金发生脆化[i]，这也就制约了铸造钛合金工艺的发展。经过长期不懈的实验和研究，终于发现钛合金5Al能够适应制作的要求，目前我国大概有15个科研单位从事钛合金的铸造生产工作，铸造钛合金的种类也发展到10个，应用范围覆盖到压气机、安装座以及整流器等多个构件。
5、粉末钛合金
虽然钛合金的优点明显，但是由于价格昂贵，导致应用的时候需要多方面考虑，不能大规模采购。很长一段时间，世界很多国家都对如何降低钛合金的制造成本进行了大量的研究，终于开发出一种粉末冶金的技术，并且实现了商业应用。比如美国，已经有不少公司具备了生产粉末钛合金的技术，并且实现了规模化的生产。
我国很多部门也已经一致认可粉末钛合金的优势，并且研发出不同型号的钛合金产品，在叶轮以及舵芯骨架中得到应用。值得一提的是，在航天飞行器发动机应用低温粉末钛合金上，也已经进行了小规模的实验，并根据静力荷载[ii]要求，突破了薄壁舱体的研究，并开始在地面模拟试飞，尤其是粉末钛合金的拉伸性能，更是大大地超出了国家标准。
钛合金作为一种新兴的金属材料，由于其自身的性能优势而被广泛应用于航天器。特别是今天，随着科学技术的飞速发展，有必要在钛合金的研究和开发中充分利用先进技术并不断探索，勇于创新，提高钛合金制造技术。
参考文献：
[1] 蔡建明，李臻熙，马济民，黄旭，曹春晓；航空发动机用600°c高温钛合金的研究与发展[J];材料导报；2005年01期
[2] 曾立英，赵永庆，李丹柯，李倩；超塑性钛合金的研究进展[J]；金属热处理；2005年05期
[3] 赵永庆；高温钛合金研究[J];钛工业进展；2001年01期
注释：
i 金属或塑料变脆
ii 静力荷载一般指静力载荷试验，静力载荷试验是工程地质上的一种现场试验，指通过一定垂直压力测定土在天然产状条件下的变形模量。
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