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)韌鈦合金難以同時達(dá)到較高的強(qiáng)度及優(yōu)異的斷裂韌度，航空發(fā)動機(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性能的影響，同時對鈦基復(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)，針對目前存在的問題進(jìn)行了多維度分析，對未來的發(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，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，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存箱及其他高壓容器（如圖 3）[9]。對于航天飛行器來說，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。現(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”號采用了 Ti-2Al-2Mn 鈦合金；俄羅斯在“能源-暴風(fēng)雪”號、“和平-1”號、“進(jìn)步”號、“金星”號、“月球”號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，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)相會阻礙位錯運(yùn)動，造成位錯塞積，導(dǎo)致塑性不佳，因此應(yīng)對鈦基復(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形成氧化層，而且在接近基體的一側(cè)會形成富氧層，由于高溫環(huán)境的影響，其會轉(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，可有效阻礙位錯運(yùn)動，提高鈦合金的高溫蠕變抗性[43]。但 Si 含量超過 0.4% 時，高溫下粗大脆性相硅化物會降低合金的熱穩(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，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)固溶時效處理后，經(jīng)過 β 退火后緩冷時效（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。趙永慶等探究對熱加工工藝十分敏感的 Ti-1300 合金析出相對力學(xué)性能的影響，發(fā)現(xiàn)固溶處理后 α 相在晶界析出，可阻礙位錯的運(yùn)動，提高合金的強(qiáng)度，但分布不均勻，并且表面粗糙，在時效處理后，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，金屬流動困難，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 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，對于高速轉(zhuǎn)動部件（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間，具備更好的機(jī)動性能。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)動機(jī)技術(shù)（IHPTET）以及日本、歐洲的同類型計(jì)劃共同推動了鈦基復(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)動機(jī)等領(lǐng)域。此外，美國擬在 F22Z 戰(zhàn)機(jī)和 F119 發(fā)動機(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 可能會提高材料的強(qiáng)度，同時分布于 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價方法還需進(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)動機(jī)總體性能特點(diǎn)分析與評估 [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.

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