隨著航空航天事業(yè)的快速發(fā)展，要求結(jié)構(gòu)材料具有更低的密度、更長的使用壽命，并能承受更復(fù)雜嚴(yán)苛的服役條件。鈦合金及鈦基復(fù)合材料質(zhì)量輕、比強(qiáng)度高，有著優(yōu)異的耐腐蝕及耐高溫等綜合性能[1]，在飛行器及航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)上有著廣泛的應(yīng)用，從 20 世紀(jì) 50 年代首次應(yīng)用到現(xiàn)在，鈦合金在其服役條件下已經(jīng)取得良好的經(jīng)濟(jì)效益，但仍有很多工程化應(yīng)用問題難以解決，如高溫鈦合金存在的“熱障”溫度，高強(qiáng)韌鈦合金難以同時(shí)達(dá)到較高的強(qiáng)度及優(yōu)異的斷裂韌度，航空發(fā)動(dòng)機(jī)用鈦合金在高速摩擦下發(fā)生的“鈦火”等問題。為克服傳統(tǒng)鈦合金存在的不足，深入研究鈦合金在不同服役條件下微觀組織對(duì)性能的影響，同時(shí)對(duì)鈦基復(fù)合材料及其工程化應(yīng)用已成為研究熱點(diǎn)。本文對(duì)鈦合金及鈦基復(fù)合材料在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行總結(jié)，針對(duì)目前存在的問題進(jìn)行了多維度分析，對(duì)未來的發(fā)展趨勢作出展望，并指出相應(yīng)的研究重點(diǎn)。

1 、鈦合金及鈦基復(fù)合材料在航空航天的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 鈦合金的發(fā)展現(xiàn)狀

自 20 世紀(jì) 50 年代起，鈦合金作為工業(yè)新金屬材料在全世界范圍出現(xiàn)后，航空工業(yè)鈦材用量已占到全世界鈦材市場一半以上[2]。目前，飛機(jī)的結(jié)構(gòu)材料主要是鋁合金、鈦合金、鋼、鎂合金及復(fù)合材料[3]，其中有優(yōu)異減重效果的鈦合金在各個(gè)國家商用及軍用飛機(jī)上的用量占比越來越高（如圖 1）[4-6]。

波音第一架客機(jī) Boeing 707 機(jī)身鈦合金僅占到總質(zhì)量分?jǐn)?shù)的 0.2%，到最新一代客機(jī) Boeing 787，鈦合金占比已達(dá) 15%[5]。我國的大飛機(jī) C919 的鈦合金用量與波音 777 相當(dāng)，占到 9%~10%，而俄羅斯新一代客機(jī) MS-21 鈦合金用量占比達(dá)到 25%。在國外第三代戰(zhàn)斗機(jī)上鈦合金用量約占機(jī)體結(jié)構(gòu)質(zhì)量 的 20%~25%， 在 第 五 代 戰(zhàn) 斗 機(jī) F-22 上 高 達(dá)41%[6]。

鈦合金在航空工業(yè)上的應(yīng)用主要為飛機(jī)結(jié)構(gòu)用鈦合金和航空發(fā)動(dòng)機(jī)用鈦合金[1]（如圖 2）。飛機(jī)結(jié)構(gòu)用鈦合金主要應(yīng)用在飛機(jī)骨架、艙門、液壓管路及接頭、起落架、蒙皮、鉚釘、艙門、翼梁等，航空發(fā)動(dòng)機(jī)用鈦合金主要應(yīng)用在壓氣機(jī)葉片、盤和機(jī)匣等零件上[5]。飛機(jī)結(jié)構(gòu)用鈦合金的使用溫度一般不高于 350 ℃，其在比強(qiáng)度、韌性、抗疲勞性能、焊接工藝性能等方面有較高要求，如美國軍用大型運(yùn)輸機(jī) C-17 的安定面轉(zhuǎn)軸等關(guān)鍵部位采用高強(qiáng)高韌性的 Ti-62222S 鈦合金；航空發(fā)動(dòng)機(jī)用鈦合金注重高溫下的比強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性、抗氧化性以及抗蠕變等性能，如 F-22 戰(zhàn)斗機(jī)所用 F119 發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇采用了寬弦空心鈦合金葉片，在滿足性能要求的同時(shí)，可以進(jìn)一步提高推重比[1，7]。鈦合金受到飛機(jī)設(shè)計(jì)者的青睞，其中主要的一方面是在保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的同時(shí)，大幅減輕結(jié)構(gòu)質(zhì)量，比如應(yīng)用于液壓管道，和鋼管相比，減重可達(dá) 40%。目前，應(yīng)用于航空方面的新型高性能鈦合金主要為高溫鈦合金、高強(qiáng)韌鈦合金、阻燃鈦合金等，其中作為現(xiàn)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵材料之一的高溫鈦合金是主要的發(fā)展方向之一[8]。

鈦合金在航天方面上的主要應(yīng)用是火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體、火箭噴嘴導(dǎo)管、導(dǎo)彈的外殼及宇宙飛船的船艙或者燃料和氧化劑儲(chǔ)存箱及其他高壓容器（如圖 3）[9]。對(duì)于航天飛行器來說，除滿足航空用鈦合金使用性能要求外，還必須具有耐高溫、耐低溫、抗輻射等性能?，F(xiàn)如今，鈦合金已成為航天領(lǐng)域不可或缺的關(guān)鍵材料。如：美國“阿波羅”飛船的50 個(gè)壓力容器約 85% 采用鈦制成；日本第一顆實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“大角”號(hào)采用了 Ti-2Al-2Mn 鈦合金；俄羅斯在“能源-暴風(fēng)雪”號(hào)、“和平-1”號(hào)、“進(jìn)步”號(hào)、“金星”號(hào)、“月球”號(hào)航天器上也廣泛使用了鈦合金材料[10]。

1.2 鈦基復(fù)合材料的發(fā)展現(xiàn)狀

隨著航空航天事業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，發(fā)動(dòng)機(jī)零部件將面臨更嚴(yán)苛的服役條件，承受更高的溫度，更大的沖擊載荷。而傳統(tǒng)的高溫鈦合金存在“熱障”溫度，即使用溫度不得超過 600 ℃，這使得研究人員傾向于開發(fā)以鈦合金為基體的鈦基復(fù)合材料。鈦基復(fù)合材料的研究始于 20 世紀(jì) 70 年代，目前已成為超高音速宇航飛行器和新一代航空發(fā)動(dòng)機(jī)的候選材料，其高溫性能及耐腐蝕性能均優(yōu)于高溫鈦合金[11]。通過開發(fā)鈦基復(fù)合材料（TMCs），還可以進(jìn)一步提高傳統(tǒng)鈦合金的強(qiáng)度、硬度，耐磨性等性能。除此之外，鈦基復(fù)合材料作為結(jié)構(gòu)材料，還可以應(yīng)用于酸、堿、高溫、高壓等條件，被認(rèn)為是可以進(jìn)一步提升鈦材性能和擴(kuò)大其應(yīng)用范圍的新型材料[12]。

鈦基復(fù)合材料可分為連續(xù)纖維增強(qiáng)鈦基復(fù)合材 料 （ continuously reinforced titanium matrixcomposites，CRTMCs）和非連續(xù)晶須或顆粒增強(qiáng)鈦基 復(fù) 合 材 料 （ discontinuously reinforced titaniummatrix composites，DRTMCs）[12]。近年來，國內(nèi)上海交通大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、西北有色研究院等都對(duì)此展開了相關(guān)的研究工作（如表 1）。

DRTMCs 的制造方式可分為外加法和原位合成工藝法兩種[18]，其中原位合成工藝法具有顯著優(yōu)勢[19-21]：（1）基體中增強(qiáng)體的熱力學(xué)穩(wěn)定性更高；（2）增強(qiáng)體與基體之間的界面結(jié)合增強(qiáng)；（3）通過調(diào)控增強(qiáng)體非均勻分布制備的 DRTMCs，具有更綜合的力學(xué)性能。制造具有增強(qiáng)效果鈦基復(fù)合材料（TMCs）的常用增強(qiáng)相包括 Cr3C2，TiC，TiN，TiO2，Si3N4，SiC，TiB2，TiB，Al2O3 和 Ti5Si3，硼顆粒和碳納米顆粒，納米管和纖維也已被用作有效元素添加在 TMCs 中（各增強(qiáng)相的物理性質(zhì)如表 2 所示）。

盡管目前碳納米管、石墨烯、碳纖維等是 TMCs 的研究熱點(diǎn)，但通過原位合成反應(yīng)形成的 TiB 晶須（TiBw）和 TiC 顆粒（TiCp）始終被認(rèn)為是 TMCs 最佳增強(qiáng)相[22-24]，表 2 列出了幾種典型的 TMCs 增強(qiáng)相的物理性質(zhì)。

根據(jù) NASA 報(bào)告的數(shù)據(jù)，可以看出鈦基復(fù)合材料在飛機(jī)上的應(yīng)用不斷增長[12]（圖 4）。作為航空航天用結(jié)構(gòu)材料，鈦基復(fù)合材料在強(qiáng)度提高的同時(shí)，還需要很好的塑性、斷裂韌度以及高溫抗氧化性能。鈦基復(fù)合材料中的增強(qiáng)相會(huì)阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，造成位錯(cuò)塞積，導(dǎo)致塑性不佳，因此應(yīng)對(duì)鈦基復(fù)合材料增強(qiáng)相的分布方式進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)[11，25]。為提高TMCs 的抗氧化性，一方面需形成連續(xù)、致密且穩(wěn)定的氧化膜，另一方面要使氧化膜和 Ti 基牢固結(jié)合[26]。

2、 高性能鈦合金及鈦基復(fù)合材料的應(yīng)用與研究

2.1 高溫鈦合金

美國于 1954 年成功研制出使用溫度可達(dá) 350 ℃的 α+β 兩相型高溫鈦合金，在航空航天領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。之后，隨著航空航天技術(shù)的不斷發(fā)展，各國不斷研發(fā)出有著更高使用溫度、更長使用壽命的高溫鈦合金。目前，能穩(wěn)定在 600 ℃ 使用的高溫鈦合金有英國的 IMI834、美國的 Ti-1100、俄羅斯的 BT18Y 和 BT36 等 合 金 ， 已 成 功 應(yīng) 用 到 T55-712 及 Trent700 等航空發(fā)動(dòng)機(jī)[27]。表 3 列出典型600 ℃ 及 600 ℃ 以上高溫鈦合金的成分及特點(diǎn)[27-29]。

這些合金均以 Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Si 作為主成分系，不同之處在于其中的合金化含量以及 β 穩(wěn)定元素不同[30]。表 4 列出幾種典型 600 ℃ 及 600 ℃ 以上高溫鈦合金的力學(xué)性能[27, 31-33]。

目前為止，能穩(wěn)定在 600 ℃ 以上應(yīng)用的航空發(fā)動(dòng)機(jī)用鈦合金的發(fā)展依然面臨著巨大的困難和挑戰(zhàn)，這是因?yàn)椴牧系臒釓?qiáng)性和熱穩(wěn)定性在 600 ℃ 以上是一對(duì)主要的矛盾，嚴(yán)重制約了高溫鈦合金的發(fā)展[34]。即使其使用溫度很難突破 600 ℃，但相關(guān)研究從未停止，主要集中在以下六個(gè)方面：

（1）優(yōu)化 β 穩(wěn)定元素的含量，改善合金高溫抗拉強(qiáng)度。Si 在鈦合金中屬于共析型 β 相穩(wěn)定元素，雖然它的引入可以提高其高溫蠕變抗性，但由于本身的脆性以及硅化物的析出嚴(yán)重影響了合金的高溫穩(wěn)定性和室溫延展性[29，31]。宋曉云等[35] 降低Si 在 Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Si 系中的含量，提高 β 穩(wěn)定元素 Mo、Nb、W 的含量，制備出新型高溫鈦合金 BTi-6431S，雖然在 650 ℃ 下斷面伸長率有所下降，但 極 限 抗 拉 強(qiáng) 度 （ UTS） 卻 能 與 600 ℃ 下 的 Ti-1100 和 BT36 相當(dāng)，圖 5 為三組不同的熱處理方式（見表 5）后合金 BTi-6431s 的拉伸性能，包括屈服強(qiáng)度（YS）、極限抗拉強(qiáng)度（UTS）和延伸率（EL）。

（2）添加稀土元素，提高合金的熱穩(wěn)定性。稀土元素能夠通過脫氧作用凈化鈦合金基體，并在晶界彌散析出高熔點(diǎn)稀土氧化物形成位錯(cuò)環(huán)來強(qiáng)化基體、抑制 α2 等脆性相的析出與長大，提高合金的熱穩(wěn)定性[29]。陳子勇等[36] 添加微量元素 Er 和 Re，設(shè)計(jì)出新型耐 650 ℃ 高溫鈦合金 Ti-6.5Al-2.5Sn-9Zr-0.5Mo-1Nb-1W-0.25Si-0.1Er 和 Ti-6.5Al-2.5Sn-9Zr-0.5Mo-1Nb-1W-0.25Si-0.1Re，兩種合金在 650 ℃下的力學(xué)性能與 600 ℃ 下 Ti60 合金性能相當(dāng)，如圖 6 所示為兩種高溫鈦合金在室溫和高溫環(huán)境下的拉伸性能。

（3）研發(fā)高溫抗氧化涂層，進(jìn)一步提高合金表面抗氧化性能。高溫鈦合金在長時(shí)熱暴露后，導(dǎo)致其抗氧化性下降[28]。李旭升[38] 總結(jié) 500～750 ℃的高溫鈦合金的氧化行為，發(fā)現(xiàn)近 α 高溫鈦合金不但在表面會(huì)形成氧化層，而且在接近基體的一側(cè)會(huì)形成富氧層，由于高溫環(huán)境的影響，其會(huì)轉(zhuǎn)變成一層堅(jiān)硬且脆的金屬氧化物，故也稱為表面氧脆層，并會(huì)隨著溫度的升高逐漸變厚。

（4）研究 Ti-Al 基合金的抗氧化機(jī)制，進(jìn)一步提高其高溫抗氧化性能。Ti-Al 基有著優(yōu)異的高溫強(qiáng)度，抗氧化性能和高溫抗蠕變性能，已成功應(yīng)用在波音 747-8 和 787 的發(fā)動(dòng)機(jī)上[39]。為進(jìn)一步探究 Ti-Al 基優(yōu)異的抗氧化機(jī)制，陳道倫等[40] 在結(jié)合密度泛函理論相關(guān)的熱力學(xué)，研究了新型 TiAlNbCr合金的微觀組織演變。

（5）改善熱加工工藝，精準(zhǔn)調(diào)控更高溫度下合金的組織性能。目前，絕大部分研究都集中在對(duì)600 ℃ 高溫鈦合金的力學(xué)性能和微觀組織演變上[37，41]。樊江昆等[42] 研究了 650 ℃ 的 Ti65 合金的微觀組織、織構(gòu)的演化及熱變形行為，進(jìn)一步指導(dǎo)優(yōu)化熱加工工藝，圖 7 為 Ti65 合金熱變形過程析出原理圖，經(jīng)過熱壓縮變性后，在等軸 α 相區(qū)的間隙析出了次生 α 納米晶粒（αs），納米硅化物均勻分散在初生 α 區(qū)域（αp）；對(duì)于 α+β 相區(qū)，板條狀α′分布在 β 晶粒中，經(jīng)熱壓縮變形后，在 α′晶間析出了 FCC 孿晶，β 晶界間也分布著動(dòng)態(tài)再結(jié)晶（DRX）β 相。

（6）細(xì)小且彌散分布的硅化物可以明顯提高合金強(qiáng)度和高溫抗蠕變性能[29]。Si 在鈦合金中以固溶態(tài)和彌散析出的硅化物存在，可有效阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，提高鈦合金的高溫蠕變抗性[43]。但 Si 含量超過 0.4% 時(shí)，高溫下粗大脆性相硅化物會(huì)降低合金的熱穩(wěn)定性，劉彬等[43] 通過粉末冶金制備出 Si 含量較高且具有細(xì)小彌散的硅化物的 Ti-6Al-4Zr-0.5W-0.6Si 合金，再通過熱變形消除孔隙，其力學(xué)性能見圖 8 和圖 9，在室溫和高溫下表現(xiàn)出優(yōu)異的拉伸性能。

2.2 高強(qiáng)韌鈦合金

高強(qiáng)韌鈦合金一般指在室溫下抗拉強(qiáng)度在1000 MPa 以上，斷裂韌度在 55 MPa?m1/2 以上的鈦合金，主要用作飛機(jī)的機(jī)身結(jié)構(gòu)件，在減輕機(jī)身自重的同時(shí)，還能滿足高負(fù)載部件的使用要求[44]。國際上廣泛應(yīng)用的高強(qiáng)韌鈦合金主要以美國開發(fā)的Ti-1023（ TB6） 、 Ti-153（ TB5） 、 β-21S（ TB8） 、Ti62222S 以 及 蘇 聯(lián) 開 發(fā) 的 BT22（ TC18） 合 金[45]為代表，表 6 列出這些鈦合金的化學(xué)成分和部分力學(xué)性能[4, 44-48]。這部分合金的抗拉強(qiáng)度一般不超過1200 MPa，但為滿足更高強(qiáng)度的航空大型結(jié)構(gòu)件，美國 Boeing 公司和俄羅斯 VSMPO 在 BT22 合金基礎(chǔ)上研制了新型高強(qiáng)鈦合金 Timetal555（Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr-0.6Fe），亦稱 Ti-5553，強(qiáng)度可達(dá) 1367MPa[49]； 歐 洲 空 客 公 司 和 俄 羅 斯 VSMPO 基 于BT22 合金改進(jìn)設(shè)計(jì)了 VST-55531（Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr-1Zr），亦稱 Ti-55531，抗拉強(qiáng)度可達(dá) 1350 MPa，斷裂韌度為 51.5 MPa?m1/2[44]。發(fā)展至今，單一的高強(qiáng)度已經(jīng)不能滿足鈦合金在部分結(jié)構(gòu)件上的應(yīng)用，我國近幾年逐漸開始研制具有更高斷裂韌度的高強(qiáng) 韌 損 傷 容 限 型 鈦 合 金 ， 其 中 TC21 合 金 在1100 MPa 強(qiáng)度下塑韌性匹配良好[45]，其他具有良好強(qiáng)韌性匹配合金有 TB10[50]、TB19[51]、Ti-1300[52]、BTi-6554 及 Ti-63 等 ， 這 部 分 合 金 屈 服 強(qiáng) 度 在1200 MPa 以上，斷裂韌度可達(dá)到 70 MPa?m1/2。

近亞穩(wěn) β 型和亞穩(wěn) β 型鈦合金由于具有高比輕度、深淬透性和良好的耐腐蝕性等良好的綜合性能，在航空航天領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)用，但近亞穩(wěn)β 型鈦合金通過改變微觀組織可以獲得更優(yōu)異的性能，目前高強(qiáng)韌鈦合金成分大都是基于 BT22 開發(fā)的 Ti-Al-Mo-V-Cr 系鈦合金，并添加適量的 β 穩(wěn)定元素 Fe 或可抑制 α2 生成的 Zr 提高合金的強(qiáng)度和斷裂韌度，但應(yīng)避免產(chǎn)生成分偏析[44]。趙永慶[45]等通過計(jì)算 Mo 當(dāng)量并考慮合金元素對(duì)合金強(qiáng)度及韌性的影響，設(shè)計(jì)出新型高強(qiáng)韌 β 型鈦合金 Ti-5321，雙態(tài)區(qū)固溶時(shí)效處理后，經(jīng)過 β 退火后緩冷時(shí)效（BASCA）熱處理工藝，合金的抗拉強(qiáng)度可以達(dá)到 1275 MPa，斷裂韌度超過 65 MPa?m1/2，圖 10為 BASCA 熱處理后的金相組織。

β 型高強(qiáng)韌鈦合金一般經(jīng)固溶時(shí)效處理，許多研究表明，即使熱處理加熱速率或冷卻速率存在微小差別，也會(huì)導(dǎo)致析出相的變化，從而產(chǎn)生不同的力學(xué)性能[53-54]，因此，需要通過優(yōu)化工藝參數(shù)提高鈦合金的塑韌性和損傷容限性能。趙永慶等探究對(duì)熱加工工藝十分敏感的 Ti-1300 合金析出相對(duì)力學(xué)性能的影響，發(fā)現(xiàn)固溶處理后 α 相在晶界析出，可阻礙位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)，提高合金的強(qiáng)度，但分布不均勻，并且表面粗糙，在時(shí)效處理后，從 β 相中彌散析出細(xì)小的二次 α 相，進(jìn)一步提高合金的強(qiáng)度，而且由于之前的初生 α 相和強(qiáng)化的晶界抑制 β 晶粒的長大，使合金依舊擁有良好的韌性[55]。

2.3 阻燃鈦合金

航空發(fā)動(dòng)機(jī)鈦合金零部件的熱系數(shù)低，燃燒熱高，在高速摩擦和粒子撞擊下容易引發(fā)“鈦火”。鈦合金燃燒速率快，一般在 4～20 s[56]，燃燒反應(yīng)一旦開始很難終止，會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。為解決“鈦火”這一難題，設(shè)計(jì)并開發(fā)阻燃鈦合金就顯得尤為重要。目前國內(nèi)外根據(jù)不同的阻燃機(jī)理開發(fā)出 Ti-V-Cr 和 Ti-Cu 兩個(gè)系阻燃鈦合金[57-59]。

Ti-V-Cr 系合金最具代表性的是美國普惠公司研發(fā)的 Alloy C（Ti1270）合金[59-60]，后在其基礎(chǔ)上通過少量添加 Si、C 元素制備出 Alloy C+合金[59-60]，提高了合金蠕變性能。我國在 Alloy C 合金的基礎(chǔ)上研制出 Ti40 和 TF550 兩種阻燃鈦合金[58，61-63]（見表 7）。Ti40 鈦合金[64] 具有良好的室溫塑性，但高溫塑性較差，使該合金在高溫變形時(shí)，金屬流動(dòng)困難，晶界易裂開，熱加工較為困難。TF550 阻燃鈦合金是北京航空材料研究院在 Alloy C+的基礎(chǔ)上，對(duì) Si、C 元素含量優(yōu)化并研發(fā)的。與 Ti40 阻燃鈦 合 金 相 比 ， TF550 使 用 溫 度 提 高 了 50 ℃ ， 在550 ℃ 仍 具 有 很 好 的 蠕 變 和 持 久 性 能 。 雖 然TF550 的密度和成本更高一些，但其高溫性能更具優(yōu)勢。近年來，我國西部超導(dǎo)公司（WST 公司）聯(lián)合西北有色金屬研究院、北京航空材料研究院、西北工業(yè)大學(xué)等單位在 Alloy C、Alloy C＋和 Ti40 合金的基礎(chǔ)上，通過調(diào)整 Si、C 元素的含量而研制成功的一種新型高合金化型 Ti-V-Cr 系阻燃鈦合金—WSTi3515S[65]。WSTi3515S 阻燃合金具有良好的室溫、高溫拉伸，蠕變和韌性斷裂等性能，由于WSTi3515S 合金研究起步較晚，目前工程化的研究還在進(jìn)行中。

Ti-Cu 系合金具有成本低，密度低，加工性能好等優(yōu)點(diǎn)。俄羅斯研發(fā)的 BTT-1 和 BTT-3[61]，以及我國西北有色金屬研究院研發(fā)的 Ti-14 都屬于 Ti-Cu 系（見表 8）。Ti14 阻燃鈦合金具有較好的加工性能，室溫性能，熱穩(wěn)定性能以及阻燃性能，存在低熔點(diǎn)的 Ti2Cu 相是其抗燃燒的主要原因[61-62，64-66]。

目 前 國 內(nèi) 最 常 用 的 阻 燃 鈦 合 金 為 Ti40 和Ti14，Ti40 是 Ti-V-Cr 系典型的阻燃鈦合金，Ti14是 Ti-Cu 系典型的阻燃鈦合金。陳永楠等[67] 對(duì)Ti40 和 Ti14 的阻燃機(jī)理進(jìn)行深入分析發(fā)現(xiàn)，與阻燃性能較差的 TC4 合金相比，Ti40 和 Ti14 具有更好的耐燃性。在 Ti40 合金中，由于 Cr、V 元素與氧反應(yīng)分別形成 Cr2O3 和 V2O5，生成的氧化物層的密度高于 TiO2，Ti 難以與氧氣接觸，抑制了進(jìn)一步的燃燒反應(yīng)；而在 Ti14 合金中，由于 Cu 元素向外擴(kuò)散，形成富銅層，部分銅與氧氣反應(yīng)生成 CuO 和 CuO₂，減少了鈦與氧氣的接觸。同時(shí)由于共析反應(yīng)，生成大量 Ti2Cu 相，從而提高了耐燃性能（如圖 11）。

2.4 低溫鈦合金

鈦及鈦合金具有良好的低溫韌性、高的比強(qiáng)度，在低溫下熱傳導(dǎo)率低、膨脹系數(shù)小、無磁性等特點(diǎn)，近年來，低溫鈦合金在航空航天領(lǐng)域低溫服役零件中成為備受矚目的工程材料[9，68]。

國內(nèi)外低溫鈦合金發(fā)展應(yīng)用已日趨成熟（具體應(yīng)用見表 9），蘇聯(lián)最早研制的 OT4、OT4-1、BT5-1KT 和 ΠT-3BKT 等 α 鈦合金已在航天火箭裝備中獲得大量應(yīng)用[10，69-72]。近年來，俄羅斯某金屬研究院 用 BT6 合 金 制 造 工 作 溫 度 可 達(dá) ﹣200 ℃ 的H600 mm 的模鍛件和承載托架等[69-72]。美國在阿波羅計(jì)劃中，開發(fā)TA7ELI、Ti-6Al-4VELI、Ti8Al1Mo1V以 及 Ti6Al3Nb2Zr 等 低 溫 鈦 合 金[69-71]。 20 世 紀(jì)80 年代初，日本主要對(duì)美國開發(fā)的 Ti-6Al-4VELI和 TA7ELI 低溫鈦合金進(jìn)行斷裂機(jī)理研究，并應(yīng)用在超導(dǎo)領(lǐng)域。最近，日本研制的 LT700 鈦合金在低溫下具有較高的屈服強(qiáng)度，其塑性與 Ti-5Al-2.5SnELI合金相當(dāng)，且有較好的斷裂韌度。我國對(duì)低溫鈦合金的研究起步較晚，西北有色金屬研究院先后研制適用于低溫管路系統(tǒng)的 Ti2Al2.5Zr、Ti3Al2.5Zr 和CT20 等系列低溫鈦合金[69，73-74]。目前，我國開發(fā)出一種低溫鈦合金 CT77[72]，塑-脆轉(zhuǎn)變溫度低于–196.15 ℃，具有優(yōu)異的冷成形和熱成形性能。有關(guān)國內(nèi)外部分低溫鈦合金的典型力學(xué)性能示于表 10。

目前普遍認(rèn)為 β 鈦合金在低溫下塑性較差，對(duì)低溫鈦合金的研發(fā)主要集中于 α 和 α+β 型的鈦合金[75]，但是由于 α 和 α+β 型鈦合金的強(qiáng)度較低，應(yīng)用范圍受到限制，對(duì)于高速轉(zhuǎn)動(dòng)部件（如葉輪）等，其性能還不能很好地滿足要求。因此，開發(fā)綜合性能更加優(yōu)異的低溫鈦合金和成型工藝方法是未來國內(nèi)外先進(jìn)航空航天武器的發(fā)展需求。

2.5 非連續(xù)增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料

鈦基復(fù)合材料早期研究以碳化硅纖維為增強(qiáng)體來提高基體合金的力學(xué)性能[76-77]。但纖維增強(qiáng)的鈦基復(fù)合材料的發(fā)展受到成本高、加工工藝復(fù)雜等因素的限制[78-81]。非連續(xù)增強(qiáng)的鈦基復(fù)合材料（DRTMCs）因性能提升顯著、制備工藝簡單且各向同性成為研究熱點(diǎn)。

DRTMCs 按制備方法分為外加法和原位合成法，由于增強(qiáng)體尺寸受限，制備過程復(fù)雜且成本昂貴限制了傳統(tǒng)外加法的應(yīng)用[11，25，82]。因此，目前主流方法采用原位合成工藝制備非連續(xù)增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料，制得的復(fù)合材料中增強(qiáng)顆粒與基體的相容性好，避免了外加增強(qiáng)顆粒的污染和增強(qiáng)顆粒與基體的界面之間產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，增強(qiáng)體和基體界面結(jié)合良好，而且在熱力學(xué)上穩(wěn)定[12，18]。主要制備技術(shù)有：粉末冶金法[26]、自蔓延高溫合成法[83]、熔煉法[16]、快速凝固法[12] 等。以熱等靜壓（RHP）法為例說明 DRTMCs 的制造過程，如圖 12 所示。

非連續(xù)增強(qiáng)的鈦基復(fù)合材料可以滿足高性能航天器的結(jié)構(gòu)要求，從而減少油耗，延長飛行器的飛行時(shí)間，具備更好的機(jī)動(dòng)性能。鈦基復(fù)合材料的研究始于 20 世紀(jì) 70 年代中期，美國的整體高性能渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)（IHPTET）以及日本、歐洲的同類型計(jì)劃共同推動(dòng)了鈦基復(fù)合材料的發(fā)展。美國Dynamet 公 司 采 用 粉 末 冶 金 技 術(shù) （ PM） 研 制 出 CermeTim-C（TiC）系列復(fù)合材料，在燒結(jié)過程中，通過固相擴(kuò)散作用 TiC 發(fā)生一定降解反應(yīng)，與基體呈現(xiàn)冶金結(jié)合狀態(tài)。這一系列復(fù)合材料已經(jīng)成功應(yīng)用于導(dǎo)彈殼體、飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)等領(lǐng)域。此外，美國擬在 F22Z 戰(zhàn)機(jī)和 F119 發(fā)動(dòng)機(jī)上使用 DRTMCs 以減輕飛機(jī)質(zhì)量。2003 年，荷蘭 SP 航宇制造了第一架采用鈦基復(fù)合材料作為起落架的飛機(jī)。

國內(nèi)對(duì)于 DRTMCs 的研究也在不斷的深入中，上海交通大學(xué)的呂維潔等主要研究以陶瓷顆粒為增強(qiáng)體的非連續(xù)顆粒增強(qiáng)的鈦基復(fù)合材料。增強(qiáng)體的分布類型如圖 13 所示，TiC 和 TiB 與鈦基的密度和熱膨脹系數(shù)相近，在與鈦基復(fù)合時(shí)產(chǎn)生的殘余應(yīng)力低，且作為增強(qiáng)相與鈦基間結(jié)合穩(wěn)定。其中 TiB 的彈性模量和硬度高，且能有效提高鈦及鈦合金的性能并延長使用壽命，因此被視為鈦基復(fù)合材料的最佳增強(qiáng)相[22，84-87]。TiC 由于力學(xué)性能優(yōu)異，抗氧化性和高溫抗蠕變性能等均優(yōu)于 TiB，也被認(rèn)為是鈦基復(fù)合材料中較優(yōu)的增強(qiáng)相之一[15-16，88]。

稀土氧化物有利于鈦基體的晶粒細(xì)化，提高其熱穩(wěn)定性，被視為鈦合金中有潛力的增強(qiáng)體[82]。目前 ， 可 考 慮 添 加 的 稀 土 元 素 有 La[84， 86， 89-90]， Nd，Y[88]，Ce，Er，Gd 等。稀土氧化物是高熔點(diǎn)化合物，在加入鈦基體后，主要起內(nèi)部氧化作用，且在鈦基體內(nèi)呈彌散分布，進(jìn)一步強(qiáng)化基體。因此，加入稀土元素能明顯提高鈦基體的高溫瞬時(shí)強(qiáng)度和持久強(qiáng)度。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)的黃陸軍等通過設(shè)計(jì)新型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的增強(qiáng)分布，顯著提高由粉末冶金（PM）制造的鈦基復(fù)合材料（TMC）的可塑性和強(qiáng)度[15]。并以 Hashin-Shtrikma 晶界理論為基礎(chǔ)提出 Ti5Si3 +TiBw/Ti6Al4V 復(fù)合材料的設(shè)計(jì)理念[91]，如圖 14 所示。一方面，分布在 Ti6Al4V 基體周圍的 TiBw 增強(qiáng)層形成一級(jí)網(wǎng)絡(luò)微觀結(jié)構(gòu)，如圖 14（a）所示。另一方面，從圖 14（b）可以看出，Ti5Si3 在 β 相內(nèi)部（β 相圍繞 α 相）形成了二級(jí)網(wǎng)絡(luò)微觀結(jié)構(gòu)。分布在 Ti6Al4V 基體晶粒周圍的 TiBw 可能會(huì)提高材料的強(qiáng)度，同時(shí)分布于 β 相中的 Ti5Si3 可以改善基體的延展性。

東南大學(xué)的張法明等通過 SPS 制備具有 3D網(wǎng) 絡(luò) 架 構(gòu) 的 多 層 石 墨 烯 （ GR） 增 強(qiáng) 的 Ti6Al4V（TC4）基納米復(fù)合材料，它具有優(yōu)異的機(jī)械性能和延展性能，制備過程如圖 15，其網(wǎng)絡(luò)接口增強(qiáng)機(jī)制見圖 16[92]。此外張法明等首次實(shí)現(xiàn) TMC 中納米金 剛 石 （ ND） 增 強(qiáng) 材 料 的 網(wǎng) 絡(luò) 分 布 ， 有 效 解 決TMC 強(qiáng)度和延展性之間的沖突[93]。

目前，非連續(xù)增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料的主流研究方向是以 TiB 和 TiC 作為增強(qiáng)體，采用不同的原位合成方式，不斷改進(jìn)復(fù)合材料的結(jié)合形式，以得到具有更優(yōu)異性能的 DRTMCs。此外，石墨、烯金剛石等也是新的研究熱點(diǎn)，研究人員致力于以此解決TMC 強(qiáng)度和延展性之間的矛盾。

3、 鈦合金及鈦基復(fù)合材料未來的發(fā)展方向

（1）高溫鈦合金目前依然不能在 600 ℃ 下穩(wěn)定工作，需制定出更加合理的高溫鈦合金成分，進(jìn)一步完善特殊的熱加工及熱處理工藝，并與高溫抗氧化涂層更好的結(jié)合應(yīng)用在航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)中。

（2）高強(qiáng)韌損傷容限型鈦合金是新型飛機(jī)重要的結(jié)構(gòu)材料，探究具有優(yōu)異組織性能的加工工藝，研制更高強(qiáng)度和斷裂韌度的合金有著重要的研究前景。

（3）國內(nèi) Ti-Cr-V 系和 Ti-Cu 系鈦合金的阻燃機(jī)理研究有一定進(jìn)展，但在工程化應(yīng)用上，阻燃鈦合金的加工性能以及阻燃性能評(píng)價(jià)方法還需進(jìn)一步的研究和探索。

（4）現(xiàn)有的 α 及含少量 β 相低溫鈦合金強(qiáng)度低且加工性差，已不能滿足先進(jìn)航天火箭發(fā)展的需要。由此，對(duì)高強(qiáng)韌富 β 型鈦合金的研發(fā)是未來低溫鈦合金發(fā)展的必然趨勢。

（5）針對(duì)非連續(xù)增強(qiáng)的鈦基復(fù)合材料，應(yīng)在現(xiàn)有 TiB、TiC 和石墨烯等增強(qiáng)體的基礎(chǔ)上，嘗試加入稀土元素，或?qū)Σ牧线M(jìn)行分層和多尺度架構(gòu)的設(shè)計(jì)。此外，可以采用例如增材制造等新型制備方式。最后，可以在實(shí)驗(yàn)中引入分析模型，第一性原理和有限元方法的基礎(chǔ)研究，以預(yù)測變形，解釋機(jī)制并有效地指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

［1］趙丹丹. 鈦合金在航空領(lǐng)域的發(fā)展與應(yīng)用 [J]. 鑄造，2014，63（11）：1114-1117.

（ZHAO D D. Development and application of titaniumalloy in the aviation[J]. Foundry，2014，63（11）：1114-1117.）

［2］何蕾. 鈦合金在航空領(lǐng)域的市場展望 [J]. 金屬世界，2015（5）：4-7.

（HE L. Market analysis of titanium alloy used in aviationfield[J]. Metal World，2015（5）：4-7.）

［3］郭 紅 軍 . 日 新 月 異 的 航 空 金 屬 材 料 [J]. 大 飛 機(jī) ，2015（4）：22-25.

（ GUO H J. Rapidly changing aviation metalmaterials[J]. Jetliner，2015（4）：22-25.）

［4］黃張洪，曲恒磊，鄧超，等. 航空用鈦及鈦合金的發(fā)展及應(yīng)用 [J]. 材料導(dǎo)報(bào)，2011，25（1）：102-107.

（HUNG Z H，QU H L，DENG C，et al. Development andapplication of aerial titanium and its alloys[J]. MaterialsReports，2011，25（1）：102-107.）

［5］李亞江，劉坤. 鈦合金在航空領(lǐng)域的應(yīng)用及其先進(jìn)連接技術(shù) [J]. 航空制造技術(shù)，2015（16）：34-37.

（LI Y J，LIU K. Application and advanced bonding tech-nology of titanium alloy in aviation industry[J]. Aero-nautical Manufacturing Technology，2015（16）：34-37.）

［6］劉全明，張朝暉，劉世鋒，等. 鈦合金在航空航天及武器裝備領(lǐng)域的應(yīng)用與發(fā)展 [J]. 鋼鐵研究學(xué)報(bào)，2015，27（3）：1-4.

（LIU Q M，ZHANG Z H，LIU S F，et al. Application anddevelopment of titanium alloy in aerospace and militaryhardware[J]. Journal of Iron and Steel Research， 2015，27（3）：1-4.）

［7］陳仲光，張志舒，李德旺，等. F119 發(fā)動(dòng)機(jī)總體性能特點(diǎn)分析與評(píng)估 [J]. 航空科學(xué)技術(shù)，2013（3）：39-42.

（CHEN Z G，ZHANG Z S，LI D W，et al. Analysis andevaluation of F119 engine overall performance[J]. Aero-nautical Science & Technology，2013（3）：39-42.）

［8］黃天娥，范桂彬，閆海，等. 航空用鈦合金材料及鈦合金標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展綜述 [J]. 航空標(biāo)準(zhǔn)化與質(zhì)量，2010（3）：30-33.

（HUANG T E，F(xiàn)AN G B，YAN H，et al. Application of titanium alloy and its standardization in aviation： An overview[J]. Aeronautic Standardization & Quality， 2010（3）：30-33.）

［9］張緒虎，單群，陳永來，等. 鈦合金在航天飛行器上的應(yīng)用和發(fā)展 [J]. 中國材料進(jìn)展，2011，30（6）：28-32，63.

（ZHANG X H，SHAN Q，CHEN Y L，et al. Application and development of titanium alloy for aircrafts[J]. Mater-ials China，2011，30（6）：28-32，63.）

［10］鄒武裝. 鈦及鈦合金在航天工業(yè)的應(yīng)用及展望 [J]. 中國有色金屬，2016（1）：70-71.

（ ZOU W Z. Application and prospect of titanium and titanium alloy in aerospace industry[J]. China Nonfer-rous Metals，2016（1）：70-71.）

［11］黃陸軍，耿林. 非連續(xù)增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料研究進(jìn)展 [J].航空材料學(xué)報(bào)，2014，34（4）：126-138.

（ HUANG L J， GENG L. Research progress of discon-tinuously reinforced titanium matrix composites[J].Journal of Aeronautical Materials， 2014， 34（ 4） ： 126-138.）

［12］HAYATM D， SINGH H， HE Z， et al. Titanium metal matrix composites：An overview[J]. Composites Part A，2019，121：418-438.

［13］ZHAO G M，YANG Y Q，ZHANG W，et al. Microstruc-ture and grain growth of the matrix of SiCf/Ti-6Al-4V composites prepared by the consolidation of matrix-coated fibers in the β phase field[J]. Composites Part B，2013，52：155-163.

［14］ZHANG T， WANG G， SHU Y， et al. Preparation and characterization of novel Ti（ Al） -TiB2/Ti3Al metallic-intermetallic laminated composites[J]. Vacuum， 2020，174：109217.

［15］WEI S L，HUANG L J，LI X T，et al. Interactive effects of cyclic oxidation and structural evolution for Ti-6Al-4V/（ TiC+TiB） alloy composites at elevated temperat-ures[J]. Journal of Alloys and Compounds， 2018， 752：164-178.

［16］SUN X， HAN Y， CAO S， et al. Rapid in-situ reaction synthesis of novel TiC and carbon nanotubes reinforced titanium matrix composites[J]. Journal of Materials Sci-ence & Technology，2017，33（10）：1165-1171.

［17］JIAO F，LIU M，JIANG F，et al. Continuous carbon fiber reinforced Ti/Al3Ti metal-intermetallic laminate（ MIL）composites fabricated using ultrasonic consolidation assisted hot pressing sintering[J]. Materials Science and Engineering：A，2019，765：138255.

［18］JIAO Y，HUANG L，GENG L. Progress on discontinu-ously reinforced titanium matrix composites[J]. Journal of Alloys and Compounds，2018，767：1196-1215.

［19］韓遠(yuǎn)飛，孫相龍，邱培坤，等. 顆粒增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料先進(jìn)加工技術(shù)研究與進(jìn)展 [J]. 復(fù)合材料學(xué)報(bào)，2017，34（8）：1625-1635.

（ HAN Y F， SUN X L， QIU P K， et al. Research anddevelopment of processing technology on particulate rein-forced titanium matrix composite[J]. Acta Materiae Compositae Sinica，2017，34（8）：1625-1635.）

［20］羅賢暉，劉品旺，宋靜雯，等. 原位自生非連續(xù)顆粒增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料的組織和力學(xué)性能 [J]. 機(jī)械工程材料，2018，42（12）：31-35，41.

（LUO X H，LIU P W，SONG J W，et al. Microstructure and mechanical properties of in-situ synthesized discon-tinuous particles reinforced T[J]. Materials for Mechan-ical Engineering，2018，42（12）：31-35，41.）

［21］呂維潔，郭相龍，王立強(qiáng)，等. 原位自生非連續(xù)增強(qiáng)鈦基復(fù) 合 材 料 的 研 究 進(jìn) 展 [J]. 航 空 材 料 學(xué) 報(bào) ， 2014，34（4）：139-146.

（LU W J，GUO X L，WANG L Q，et al. Progress on in-situ discontinuously reinforced titanium matrix compos-ites[J]. Journal of Aeronautical Materials，2014，34（4）：139-146.）

［22］JIAO Y，HUANG L J，WANG S，et al. Effects of first-scale TiBw on secondary-scale Ti5Si3 characteristics and mechanical properties of in-situ（Ti5Si3+TiBw）/Ti6Al4Vcomposites[J]. Journal of Alloys and Compounds，2017，704：269-281.

［23］WANG B，HUANG L J，GENG L，et al. Modification of microstructure and tensile property of TiBw/near-α Ti composites by tailoring TiBw distribution and heat treat-ment[J]. Journal of Alloys and Compounds，2017，690：424-430.

［25］WANG D，ZHANG R，LIN Z，et al. Effect of microstruc-ture on mechanical properties of net-structured TiBw/TA15 composite subjected to hot plastic deforma-tion[J]. Composites Part B，2020，187：269-281.

［25］韓遠(yuǎn)飛，邱培坤，孫相龍，等. 非連續(xù)顆粒增強(qiáng)鈦基復(fù)合材 料 制 備 技 術(shù) 與 研 究 進(jìn) 展 [J]. 航 空 制 造 技 術(shù) ，2016（15）：62-74.

（HAN Y F，QIU P K，SUN X L，et al. Progress and fab-rication technology on discontinuously reinforced titanium matrix composites[J]. Aeronautical Manufactur- ing Technology，2016（15）：62-74.）

［26］WANG D， LI H， ZHENG W. Oxidation behaviors of TA15 titanium alloy and TiBw reinforced TA15 matrix composites prepared by spark plasma sintering[J]. Journal of Materials Science & Technology， 2020， 37：46-54.

［27］曾立英，趙永慶，洪權(quán)，等. 600 ℃ 高溫鈦合金的研發(fā)[J]. 鈦工業(yè)進(jìn)展，2012，29（5）：1-5.

（ZENG L Y，ZHAN Y Q，HONG Q，et al. Research and development of high temperature titanium alloy at 600 ℃[J]. Titanium Industry Progress，2012，29（5）：1-5.）

［28］蔡建明，李臻熙，馬濟(jì)民，等. 航空發(fā)動(dòng)機(jī)用 600 ℃ 高溫鈦合金的研究與發(fā)展 [J]. 材料導(dǎo)報(bào)，2005，19（1）：50-53.

（CAI J M，LI Z X，MA J M，et al. Research and develop-ment of 600 ℃ high temperature titanium alloy for aer-oengine[J]. Materials Reports，2005，19（1）：50-53.）

［29］劉瑩瑩，陳子勇，金頭男，等. 600 ℃ 高溫鈦合金發(fā)展現(xiàn)狀與展望 [J]. 材料導(dǎo)報(bào)，2018，32（11）：1863-1869+1883.

（LIU Y Y，CHEN Z Y，JIN T N，et al. Present situation and prospect of 600 ℃ high-temperature titanium alloy [J]. Materials Reports， 2018， 32（ 11） ： 1863- 1869+1883.）

［30］蔡建明，弭光寶，高帆，等. 航空發(fā)動(dòng)機(jī)用先進(jìn)高溫鈦合金材料技術(shù)研究與發(fā)展 [J]. 材料工程，2016，44（8）：1-10.

（CAI J M，MI G B，GAO F，et al. Research and develop-ment of some advanced high temperature titanium alloy for aero-engine[J]. Journal of Materials Engineering，2016，44（8）：1-10.）

［31］DAI J，ZHU J，CHEN C，et al. High temperature oxida-tion behavior and research status of modifications on improving high temperature oxidation resistance of titanium alloys and titanium aluminides： A review[J].Journal of Alloys and Compounds，2016，685：784-798.

［32］王清江，劉建榮，楊銳. 高溫鈦合金的現(xiàn)狀與前景 [J].航空材料學(xué)報(bào)，2014，34（4）：1-26.

（ WANG Q J， LIU J R， YANG R. High temperature titanium alloy： status and perspective[J]. Journal of Aeronautical Materials，2014，34（4）：1-26.）

［33］許國棟，王鳳娥. 高溫鈦合金的發(fā)展和應(yīng)用 [J]. 稀有金屬，2008，32（6）：774-780.

（XU G D，WANG F E. Development and application on high-temperature Ti-based alloys[J]. Chinese Journal of Rare Metals，2008，32（6）：774-780.）

［34］蕭今聲，許國棟. 提高高溫鈦合金性能的途徑 [J]. 中國有色金屬學(xué)報(bào)，1997，7（4）：100-108.

（XIAO J S，XU G D. Several ways to improve mechan-ical properties of high-temperature Ti-based alloy[J]. The Chinese Journal of Nonferrous Metals，1997，7（4）：100-108.）

［35］ZHANG W J，SONG X Y，HUI S X，et al. Phase precip-itation behavior and tensile property of a Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Nb-W-Si titanium alloy[J]. Rare Metals， 2015，37（12）：1064-1069.

［36］陳子勇，劉瑩瑩，靳艷芳，等. 航空發(fā)動(dòng)機(jī)用耐 650 ℃高溫鈦合金研究現(xiàn)狀與進(jìn)展 [J]. 航空制造技術(shù)，2019，62（19）：22-30.

（CHEN Z Y，LIU Y Y，JIN Y F，et al. Research on 650℃ high temperature titanium alloy technology for aero-engine[J]. Aeronautical Manufacturing Technology， 2019，62（19）：22-30.）

［37］李旭升，辛社偉，毛小南，等. 鈦合金氧化行為研究進(jìn)展 [J]. 鈦工業(yè)進(jìn)展，2014，31（3）：7-13.

（LI X S，XIN S W，MAO X N，et al. Progress in research oxidation behavior of titanium alloy[J]. Titanium Industry Progress，2014，31（3）：7-13.）

［38］BEWLAY B P，NAG S，SUZUKI A，et al. TiAl alloys in commercial aircraft engines[J]. Materials at High Tem-peratures，2016，33（4/5）：549-559.

［39］QU S J，TANG S Q，F(xiàn)ENG A H，et al. Microstructural evolution and high-temperature oxidation mechanisms of a titanium aluminide based alloy[J]. Acta Materialia，2018，148：300-310.

［40］LI W，CHEN Z，LIU J，et al. Effect of texture on aniso-tropy at 600 ℃ in a near-α titanium alloy Ti60 plate[J].Materials Science and Engineering： A， 2017， 688： 322-329.

［41］SHEN J，SUN Y，NING Y，et al. Superplasticity induced by the competitive DRX between BCC beta and HCP alpha in Ti-4Al-3V-2Mo-2Fe alloy[J]. Materials Charac-terization，2019，153：304-317.

［42］ZHANG Z，F(xiàn)AN J，TANG B，et al. Microstructural evol-ution and FCC twinning behavior during hot deformation of high temperature titanium alloy Ti65[J]. Journal of Materials Science & Technology，2020，49：56-69.

［43］GUO R，LIU B，XU R，et al. Microstructure and mechan-ical properties of powder metallurgy high temperature titanium alloy with high Si content[J]. Materials Science and Engineering：A，2020，777：138993.

［44］楊冬雨，付艷艷，惠松驍，等. 高強(qiáng)高韌鈦合金研究與應(yīng)用進(jìn)展 [J]. 稀有金屬，2011，35（4）：575-580.

（YANG D Y，F(xiàn)U Y Y，HUI S X，et al. Research and application of high strength and high toughness titanium alloy[J]. Chinese Journal of Rare Metals，2011，35（4）：575-580.）

［45］趙永慶，馬朝利，常輝，等. 1200 MPa 級(jí)新型高強(qiáng)韌鈦合金 [J]. 中國材料進(jìn)展，2016，35（12）：914-918.

（ ZHAO Y Q， MA Z L， CHANG H， et al. New high strength and high toughness titanium alloy with 1200 MPa[J]. Materials China，2016，35（12）：914-918.）

［46］汪建林. 高強(qiáng)度 β 鈦合金的發(fā)展和應(yīng)用 [J]. 上海鋼研，2001（2）：25-33.

（WANG J L. Development and application of the high-strength β-titanium alloys[J]. Shanghai Steel & Iron Research，2001（2）：25-33.）

［47］張利軍，薛祥義，常輝. 我國航空用變形鈦合金材料[J]. 中國材料進(jìn)展，2012，31（8）：40-46.

（ZHANG L J，XUE X Y，CHANG H. Deformation of titanium alloy materials for China aircraft[J]. Materials China，2012，31（8）：40-46.）

［48］朱知壽，王新南，童路，等. 航空用損傷容限型鈦合金研究與應(yīng)用 [J]. 中國材料進(jìn)展，2010，29（5）：14-17，24.

（ZHU Z S，WANG X N，TONG L，et al. Research and application of damage tolerance titanium alloys for aero-nautical use[J]. Materials China， 2010， 29（ 5） ： 14-17，24.）

［49］FANNING J C. Properties of TIMETAL 555（ Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr-0.6Fe） [J]. Journal of Materials Engineer-ing and Performance，2005，14（6）：788-791.

［50］張翥，惠松驍，劉偉. 高強(qiáng)高韌 TB10 鈦合金棒材研究[J]. 稀有金屬，2006，30（2）：221-225.

（ZHANG Z，HUI S X，LIU W. High strength and high toughness TB10 titanium alloy bars[J]. Chinese Journal of Rare Metals，2006，30（2）：221-225.）

［51］趙永慶. 我國創(chuàng)新研制的主要船用鈦合金及其應(yīng)用[J]. 中國材料進(jìn)展，2014，33（7）：398-404.

（ZHAO Y Q. The new main titanium alloy used for ship-building developed in China and their applications[J].Materials China，2014，33（7）：398-404.）

［52］趙永慶，葛鵬. 我國自主研發(fā)鈦合金現(xiàn)狀與進(jìn)展 [J]. 航空材料學(xué)報(bào)，2014，34（4）：51-61.

（ZHAO Y Q，GE P. Current situation and development of new titanium alloys invented in china[J]. Journal of Aeronautical Materials，2014，34（4）：51-61.）

［53］SONG Z Y，SUN Q Y，XIAO L，et al. Effect of prestrain and aging treatment on microstructures and tensile prop-erties of Ti-10Mo-8V-1Fe-3.5Al alloy[J]. Materials Sci-ence and Engineering：A，2010，527（3）：691-698.

［54］WAIN N，HAO X J，RAVI G A，et al. The influence of carbon on precipitation of α in Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr[J]. Materials Science and Engineering：A， 2010，527（29/30）：7673-7683.

［55］LU J，ZHAO Y，GE P，et al. Precipitation behavior and tensile properties of new high strength beta titanium alloy Ti-1300[J]. Journal of Alloys and Compounds， 2015，637：1-4.

［56］SHAO L，XIE G，LI H，et al. Combustion Behavior and Mechanism of Ti14 Titanium Alloy[J].Materials（Basel），2020，13（3）：682.

［57］CHEN Y N，HUO Y Z，SONG X D，et al. Burn-resistant behavior and mechanism of Ti14 alloy[J]. International Journal of Minerals， Metallurgy， and Materials， 2016，23（2）：215-221.

［58］曹京霞，黃旭，弭光寶，等. Ti-V-Cr 系阻燃鈦合金應(yīng)用研究進(jìn)展 [J]. 航空材料學(xué)報(bào)，2014，34（4）：92-97.

（ CAO J X， HUANG X， MI B G， et al. Research pro-gress on application technique of Ti-V-Cr Burn resistant titanium alloys[J]. Journal of Aeronautical Materials，2014，34（4）：92-97.）

［59］雷力明，黃旭，王寶，等. 阻燃鈦合金的研究和發(fā)展 [J].材料導(dǎo)報(bào)，2003（5）：21-23.

（LEI L M，HUANG X，WANG B，et al. Research and development of non-burning titanium alloys[J]. Materi-als Review，2003（5）：21-23.）

［60］黃旭，曹春曉，王寶，等. 阻燃鈦合金 Alloy C[J]. 航空制造工程，1997（6）：24-26.

（HUANG X，CAO C X，WANG B，et al. Burn resistant titanium alloys Alloy C[J]. Aviation Maintenance &Engineering，1997（6）：24-26.）

［61］賴運(yùn)金，張平祥，辛社偉，等. 國內(nèi)阻燃鈦合金工程化技術(shù)研究進(jìn)展 [J]. 稀有金屬材料與工程，2015，44（8）：2067-2073.

（LAI Y J，ZHANG P X，XIN S W，et al. Research pro-gress on engineered technology of burn-resistant titanium alloys in China[J]. Rare Metal Materials And Engineer-ing，2015，44（8）：2067-2073.）

［62］孫歡迎，趙軍，劉翊安，等. 一種新型低成本阻燃鈦合金的微觀組織與力學(xué)性能 [J]. 稀有金屬材料與工程，2019，48（6）：1892-1896.

（SUN H Y，ZHAO J，LIU Y A，et al. Microstructure and mechanical properties of a new type burn resistant titanium alloy with lower cost[J]. Rare Metal Materials And Engineering，2019，48（6）：1892-1896.）

［63］張學(xué)敏. Ti40 阻燃合金高溫變形機(jī)理及開裂準(zhǔn)則研究[D]. 西安：西北工業(yè)大學(xué)，2007.

（ ZHANG X M.High temperature deformation mechan-ism and fracture criteria of Ti40 burn resistant alloy[D].Xian：Northwestern Polytechnical University，2007.）

[64]賴運(yùn)金，張平祥，張賽飛，等. 阻燃鈦合金 Ti40 的熱物理性能及力學(xué)性能 [J]. 航空材料學(xué)報(bào)，2017，37（5）：22-28.

（LAI Y J，ZHANG P X，ZHANG S F，et al. Thermo-physical properties and mechanical properties of burn-res-istant titanium alloy Ti40[J]. Journal of Aeronautical Materials，2017，37（5）：22-28.）

[65]賴運(yùn)金，張維，王曉亮，等. WSTi3515S 阻燃鈦合金的工程化制備及力學(xué)性能研究 [J]. 鈦工業(yè)進(jìn)展，2015，32（6）：13-18.

（LAI Y J，ZHAG W，WANG X L，et al. Industrial manu-facturing and mechanical properties of WSTi3515S burn-resistant titanium alloy[J]. Titanium Industry Progress，2015，32（6）：13-18.）

［66］楊雯清. Ti-14Cu 阻燃合金燃燒機(jī)理研究 [D].西安：長安大學(xué)，2018.

（YANG W Q. Research on burning mechanism of Ti-Cu alloy[D].Xi’an：Chang’an University，2018.）

［67］CHEN Y， YANG W， BO A， et al. Underlying burning resistant mechanisms for titanium alloy[J]. Materials & Design，2018，156：588-595.

［68］GALINDO-NAVA E I， RIVERA-DíAZ-DEL-CASTILLO P E J. Thermostastitical modelling of deformation twinning in HCP metals[J]. International Journal of Plasticity，2014，55：25-42.

［69］黃朝文，葛鵬，趙永慶，等. 低溫鈦合金的研究進(jìn)展 [J].稀有金屬材料與工程，2016，45（1）：254-260.

（HUANG C W，GE P，ZHAO Y Q，et al. Research pro-gress in titanium alloys at cryogenic temperatures[J].Rare Metal Materals and Engineering，2016，45（1）：254-260.）

［70］劉偉，杜宇. 低溫鈦合金的研究現(xiàn)狀 [J]. 稀有金屬快報(bào)，2007（9）：6-10.

（ LIU W， DU Y. Research situation of the cryogenic titanium alloy[J]. Materials China，2007（9）：6-10.）

［71］曲玉福，袁曉光，謝華生，等. 低溫鈦合金的研究應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 [J]. 機(jī)械工程與自動(dòng)化，2009（1）：189-191.

（ QU Y F， YUAN X G， XIE H S， et al. Research and application development of titanium alloys at cryogenic temperature[J]. Mechanical Engineering & Automation，2009（1）：189-191.）

［72］郁炎，蔣鵬，李士凱. 國內(nèi)外低溫鈦合金的開發(fā)與應(yīng)用現(xiàn)狀 [J]. 材料開發(fā)與應(yīng)用，2014，29（6）：118-122.

（YU Y，JIANG P，LI S K. Recent advances in the devel-opment and application of cryogenic titanium alloys[J].Development and Application of Materials， 2014， 29（6）：118-122.）

［73］范承亮. 顯微組織和間隙元素對(duì)近 α 鈦合金低溫塑韌性的影響 [D]. 西安：西安建筑科技大學(xué)，2004.

（FAN C L. On The effective of microstructure and inter-stitial content on plasticity and toughness of near α titanium alloy at cryogenic temperature[D]. Xi’an：Xi’anUniversity of Architecture & Technology，2004）

［74］張智. CT20 鈦合金的組織與性能控制 [D]. 西安：西安建筑科技大學(xué)，2011.

（ ZHANG Z. 2011. The control on microstructure and properties of CT20 titanium[D]. Xi’an：Xi'an University of Architecture & Technology，2011.）

［75］劉志丹. TA7 和 TB2 及 TC4 鈦合金低溫準(zhǔn)靜態(tài)拉伸行為研究 [D]. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2019.

（LIU Z D. Quasi-static tensile behavior of TA7 TB2 and TC4 titanium alloys at low temperatures[D]. Harbin：Harbin Institute of Technology，2019.）

［76］曾立英，鄧炬，白保良，等. 連續(xù)纖維增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料研究概況 [J]. 稀有金屬材料與工程，2000，29（3）：211-215.

（LIYING ZENG，JU DENG，BAOLIANG BAI，et al. A review of continuous fiber reinforced titanium alloy mat-rix composites[J]. Rare Metal Materials and Engineer- ing，2000，29（3）：211-215.）

［77］陸盤金，周盛年. 國外連續(xù)纖維增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料的研究與發(fā)展 [J]. 航空制造工程，1994（6）：35-37.

（LU P J，ZHOU S N. Research and development of con-tinuous fiber reinforced titanium matrix composites abroad[J]. Aviation Maintenance & Engineering， 1994（6）：35-37.）

［78］曹秀中，韓秀全，趙冰，等. SiC 纖維增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料研究現(xiàn)狀與展望 [J]. 航空制造技術(shù)，2014（22）：109-112+115.

（ CAO X Z， HAN X Q， ZHAO B， et al. Research and prospect of SiC fiber-reinforced titanium matrix compos-ites[J].Aeronautical Manufacturing Technology， 2014（22）：109-112+115.）

［79］高昌前，趙冰，韓秀全，等. 連續(xù) SiC 纖維增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料高溫變形研究 [J]. 航空制造技術(shù)，2015（增刊 2）：36-38+42.

（ GAO C Q， ZHAO B， HAN X Q， et al. Deformation study of SiC fiber reinforced titanium composites at high temperature[J]. Aeronautical Manufacturing Techno-logy，2015（Suppl 2）：36-38+42.）

［80］王玉敏，張國興，張旭，等. 連續(xù) SiC 纖維增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料研究進(jìn)展 [J]. 金屬學(xué)報(bào)，2016，52（10）：1153-1170.

（ WANG Y M， ZHANG G X， ZHANG X， et al.Advances In SiC fiber reinforced titanium matrix com-posites[J]. Acta Metallurgica Sinica， 2016， 52（ 10） ： 1153-1170.）

［81］趙冰，姜波，高志勇，等. 連續(xù) SiC 纖維增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料橫向強(qiáng)度分析 [J]. 稀有金屬，2013，37（3）：372-377.

（ ZHAO B， JIANG B， GAO Z Y， et al. Transverse strength analysis of continuous SiC fiber reinforced titanium matrix composites[J]. Chinese Journal of Rare Metals，2013，37（3）：372-377.）

［82］呂維潔. 原位自生鈦基復(fù)合材料研究綜述 [J]. 中國材料進(jìn)展，2010，29（4）：41-48，47.

（ LU W J. An Overview on the research of in-situ titanium matrix composites[J]. Materials China， 2010，29（4）：41-48，47.）

［83］LAGOS M A，AGOTE I，ATXAGA G，et al. Fabrication and characterization of titanium matrix composites obtained using a combination of self propagating high temperature synthesis and spark plasma sintering[J].Materials Science and Engineering：A，2016，655：44-49.

［84］XIANG J，HAN Y，LE J，et al. Effect of temperature on microstructure and mechanical properties of ECAPed（TiB+La2O3）/Ti-6Al-4V composites[J]. Mater- ials Characterization，2018，146：149-158.

［85］CAI C，SONG B，QIU C，et al. Hot isostatic pressing of in-situ TiB/Ti-6Al-4V composites with novel reinforce-ment architecture， enhanced hardness and elevated tri-bological properties[J]. Journal of Alloys and Com-pounds，2017，710：364-374.

［86］LIU P，HAN Y，QIU P，et al. Isothermal deformation and spheroidization mechanism of（ TiB+La2O3） /Ti compos-ites with different initial structures[J]. Materials Charac-terization，2018，146：15-24.

［87］ZHANG B，ZHONG Z，YE J，et al. Microstructure and anti-penetration performance of continuous gradient Ti/TiB–TiB2 composite fabricated by spark plasma sinter-ing combined with tape casting[J]. Ceramics Interna-tional，2020，46（7）：9957-9961.

［88］YANG J，XIAO S，CHEN Y，et al. Microstructure evolu-tion during forging deformation of（TiB+TiC+Y2O3）/α-Ti composite：DRX and globularization behavior[J]. Journalof Alloys and Compounds，2020：827.

［89］QIU P，LI H，SUN X，et al. Reinforcements stimulated dynamic recrystallization behavior and tensile properties of extruded（TiB +TiC+La2O3）/Ti6Al4V composites[J]. Journal of Alloys and Compounds，2017，699：874-881.

［90］SUN X，LI H，HAN Y，et al. Compressive response and microstructural evolution of bimodal sized particulates reinforced（ TiB+La2O3） /Ti composites[J]. Journal of Alloys and Compounds，2018，732：524-535.

［91］JIAO Y，HUANG L J，GENG L，et al. Strengthening and plasticity improvement mechanisms of titanium matrix composites with two-scale network microstructure[J].Powder Technology，2019，356：980-989.

［92］ZHANG F，WANG J，LIU T，et al. Enhanced mechan-ical properties of few-layer graphene reinforced titanium alloy matrix nanocomposites with a network architecture[J]. Materials & Design，2020：186.

［93］ZHANG F， LIU T. Nanodiamonds reinforced titanium matrix nanocomposites with network architecture[J].Composites Part B，2019，165：143-154.