【机械要点】新型航空航天材料钛铝合金取得重大跨越性突破
科学技术部对十三届全国人民代表大会四次会议第4794号建议的答复
科学技术部对十三届全国人民代表大会四次会议第4794号建议的答复文章属性•【制定机关】科学技术部•【公布日期】2021.07.06•【文号】国科建议高〔2021〕108号•【施行日期】2021.07.06•【效力等级】部门规范性文件•【时效性】现行有效•【主题分类】企业技术进步与高新技术产业化正文对十三届全国人大四次会议第4794号建议的答复国科建议高〔2021〕108号青海代表团：你们提出的《关于支持青海建设全国重要的轻金属合金材料基地的建议》收悉。
经认真研究，现答复如下。
轻金属合金（铝合金、镁合金、钛合金等）因其性能上的独特优势，被广泛应用于涉及国计民生的多个重要领域。
在发展高新技术、改造传统产业、增强综合国力等方面起着重要的作用。
多年来，科技部一直高度重视轻金属合金材料的基础研究与技术创新。
“十三五”期间，国家重点研发计划启动实施了“重点基础材料技术提升与产业化”和“材料基因工程关键技术与支撑平台”重点专项，支持了“低成本高耐蚀钛及钛合金管材与高品质钛带制造技术开发及应用”“高性能铝合金大规格板带材制造与应用技术”“高性能镁/铝合金高品质铸件制备技术”“航空用先进钛基合金集成计算设计与制备”等轻金属合金相关领域项目，并且融合高通量计算/高通量实验/专用数据库三大技术，变革材料研发理论和模式，实现轻金属合金材料的研发向新的智能模式转变。
在“十四五”期间，国家重点研发计划已启动“先进结构与复合材料”重点专项，部署了“轻质高强金属及其复合材料”任务方向，围绕航空航天、军事装备、车辆交通、海洋工程、电子信息等高端装备轻量化制造对轻质高强金属及其复合材料提出的迫切需求，重点发展高强韧、耐高低温、耐蚀钛合金，先进铝合金及其大规格复杂构件制备技术，高性能镁合金，金属基复合材料设计制备与应用，结构复合材料设计成型与应用。
通过“基础研究-关键技术攻关-应用技术研究-典型应用示范”全链条设计，攻克材料成分创新设计、组织-性能协同调控、服役行为及大规格材料先进制备与应用技术等基础理论和关键技术，建立产品工业化批量生产标准和技术规范，建成产学研用紧密结合的从材料研发到工程应用的技术创新体系。
钛金属在航空工业中的应用
钛金属在航空工业中的应用随着人们对于航空行业的不断发展，对于轻量化、耐腐蚀、高强度、耐高温等性能的要求也越来越高。
而钛金属恰好具备这些特性，因此在航空领域逐渐成为了不可或缺的一种材料。
本文将从钛金属的特点、钛合金的分类、钛金属在航空工业中的应用等方面进行剖析。
一、钛金属的特点钛金属具有优异的机械性能和良好的耐腐蚀性能，其比强度和比刚度均居于金属材料之首。
同时，钛金属还具有良好的生物相容性，被广泛用于医疗器械和外科手术器械制造。
此外，钛金属还具备比较好的耐高低温性能，使得其在科学研究等领域得到了广泛的应用。
二、钛合金的分类钛合金是指将钛金属与一种或多种其他金属元素进行合金化处理后得到的新材料。
根据钛合金中其他元素的不同，钛合金可以分为几种不同的类型：1.α钛合金：包含铝（Al）和锰（Mn）等元素，常用于航空发动机叶片等部件的制造。
2.β钛合金：包含铌（Nb）、钼（Mo）、铬（Cr）等金属元素，具有优异的强度和塑性，常用于高速飞行器燃气轮机的制造。
3.α+β钛合金：同时包含α相和β相，是钛合金中应用最为广泛的一种类型，常用于制造航天器结构件、航空发动机叶轮和飞行器外皮等部件。
三、钛金属在航空工业中的应用1.航空发动机部件航空发动机是飞行器的重要部件，也是航空工业的核心产品。
其中，叶片是发动机中最重要的部件之一。
由于钛金属的高强度和良好的耐腐蚀性，可以保证发动机叶片的抗腐蚀性能，确保了发动机的长寿命和高信赖性。
此外，航空发动机还需要使用大量的高温合金材料，而钛金属恰好具备良好的耐高温性能，因此也被广泛应用于航空发动机制造中。
2.飞行器结构件制造钛金属在制造航空器结构件时也发挥着重要作用。
例如，在航空器中使用了大量的钛合金螺栓和螺母，以保证飞行器在高速旋转和剧烈颠簸时不会出现松动现象。
此外，钛金属还可以制造出轻质且具有高强度的航空器结构件，有效减轻了飞行器的重量，提高了其载荷能力和飞行速度。
3.航空器外皮制造钛金属还可以制造出高强度、轻质、耐腐蚀的外皮材料，主要用于制造轻型飞行器、直升机、无人机等航空器的机身、机翼、尾翼等部分。
新型材料在航天领域中的应用
新型材料在航天领域中的应用随着科技发展，新型材料在各个领域得到了广泛应用，尤其在航空航天领域中更是具有重要的意义。
本文将探讨新型材料在航天领域中的应用，并介绍其对于航天事业发展的贡献。
一、钛合金材料钛合金材料是一种抗腐蚀性能好、强度高、重量轻的材料，因此在航天领域中被广泛应用。
钛合金材料可以用于航空器结构、发动机零部件、导弹、卫星、空间站等领域，其耐热性和抗腐蚀性能相对于其他金属材料更为优秀。
在航空器中，钛合金材料主要用于制造机身、发动机零部件和座椅等部分。
在航天器中，钛合金材料则用于制造火箭结构、卫星壳体和军事导弹等。
二、碳纤维材料碳纤维材料是一种高强度、轻质、高刚度、耐腐蚀的材料，被广泛应用于航空航天领域中。
碳纤维材料具有很高的比强度和比刚度，使得航天器的重量明显减轻，从而提高了载荷能力和飞行效率。
碳纤维材料也可以用于制造卫星壳体、索具、飞机机翼等部分。
同时，在航空器制造中使用碳纤维材料可以降低燃油消耗，进一步提高航空器的经济性和环保性。
三、陶瓷材料陶瓷材料是一种高强度、高温、耐腐蚀的材料，其在航天领域中得到广泛应用。
陶瓷材料可以用于冲压模具、蒸汽涡轮的叶片、高速列车轮轨等高温、高压、高磨损的领域。
陶瓷材料的优点在于其具有出色的温度稳定性和阻燃性，非常适合用于制作航天器的发动机、涡轮等高温部位。
四、金刚石材料金刚石材料是一种高耐磨、高硬度的材料，主要用于加工高硬度材料。
金刚石材料被应用于飞机零部件、制造各种机床刀具、生产纺织品和印刷品等领域，其在航天领域中的主要应用是用于加工航天器部件。
总的来说，新型材料在航天领域中的应用为航天事业的发展带来了更加广阔的前景和更高的技术水平。
新型材料制造的航天器具有更高的性能、更轻的重量和更长的使用寿命，在提高我们国家的航天技术水平和国际竞争力方面发挥着重要的作用。
钛合金材料及其新技术在C919飞机上应用PPT课件
钛合金的发展历程和趋势
发展历程
自20世纪50年代以来，钛合金在航空航天领域得到广泛应用，随着科技的不断 进步，钛合金的种类和应用领域也不断拓展。
发展趋势
未来钛合金的发展将更加注重高性能、低成本、环保等方面的研究和应用，以 满足更多领域的需求。
02
C919飞机简介
C919飞机的设计理念和特点
自主创新
钛合金表面处理新技术在C919飞机上的应用
要点一
总结词
要点二
详细描述
提高表面质量、增强耐磨性和耐腐蚀性、降低维护成本
钛合金表面处理新技术能够显著提高C919飞机钛合金部件的 表面质量和性能。采用先进的表面涂层技术，如物理气相沉 积（PVD）和化学气相沉积（CVD），可以在钛合金表面形 成具有优异耐磨性、耐腐蚀性和高温稳定性的涂层。这不仅 可以提高飞机的使用寿命和可靠性，还能降低维护成本和缩 短维修周期。
05
钛合金在C919飞机上应用的
挑战与展望
钛合金在C919飞机上应用面临的挑战
技术难题 钛合金的加工、焊接和连接等技 术难度较大，需要克服一系列技 术难题，以确保其在C919飞机上 的可靠应用。
维护保养难度大 钛合金的维护保养难度较大，需 要专业的技术和设备支持，以确 保飞机的安全性和可靠性。
成本问题 钛合金的价格较高，对于大规模 应用在C919飞机上，需要解决成 本问题，以降低飞机的制造成本。
钛合金材料及其新技 术在C919飞机上应 用PPT课件
• 钛合金材料简介 • C919飞机简介 • 钛合金在C919飞机上的应用 • 钛合金新技术在C919飞机上的应
用 • 钛合金在C919飞机上应用的挑战
与展望
目录
01
钛合金材料简介
钛合金材料及其新技术在C919飞机上的应用
钛合金材料及其新技术在C919飞机上的应用引言：C919飞机作为中国自主研发的大飞机项目，其设计理念和技术水平在不断提升，其中钛合金材料的广泛应用是C919飞机成为世界一流大飞机的重要因素之一、本文将主要探讨钛合金材料及其新技术在C919飞机上的应用。
一、钛合金材料的特点钛合金是一种具有低密度、高强度、良好的耐腐蚀性和耐高温性能的金属材料。
其具有优秀的比强度和比刚度，比重仅为4.5g/cm³左右，约为钢的一半。
此外，钛合金材料还有较高的熔点、良好的可焊性和机械加工性能等优点。
二、C919飞机上的钛合金材料应用1.结构件C919飞机利用钛合金制造部分机身结构件，如前压舱壁、机轮舱盖以及飞机尾翼等。
由于钛合金具有优异的强度和刚度，能够承受大气压力和飞行时的动力负荷，因此能够确保飞机的结构稳定性和安全性。
2.引擎部件C919飞机的发动机部件中，也广泛使用了钛合金材料。
钛合金由于抗高温性能好，可以用于制造发动机叶片、涡轮盘等关键部件，提高了发动机的工作效率和寿命，提升了飞机的整体性能。
3.内饰装饰件1.热成形技术C919飞机上采用了钛合金热成形技术，通过控制合金的变形温度和速率，实现了复杂形状的零部件制造。
这种技术能够提高零部件的加工效率和质量，降低成本，并且节约了材料。
2.焊接技术C919飞机钛合金的焊接技术也得到了大幅度提升。
传统的钛合金焊接存在焊接热裂纹和变形等问题，而新技术中采用了激光焊接和等离子焊接等先进方法，使焊接接头更加牢固，提高了结构的强度和可靠性。
3.三维打印技术随着三维打印技术的发展，C919飞机也在钛合金零部件制造中开始应用。
三维打印技术能够将设计数据直接转化为实体零件，减少了加工工序，提高了制造效率。
同时，三维打印技术还能够制造复杂形状的零部件，实现更好的结构优化和性能集成。
结论：钛合金材料及其新技术在C919飞机上的应用可以显著提升其性能和舒适度。
随着钛合金材料应用技术的不断创新和发展，C919飞机将继续在设计理念和技术水平上不断突破，成为国际市场竞争力强的大型客机。
钛行业的创新应用介绍钛行业的创新应用和市场前景
钛行业的创新应用介绍钛行业的创新应用和市场前景钛是一种轻质、高强度、耐腐蚀的金属材料，因其独特的性能，在各个领域都有广泛的应用。
随着科技的发展和工艺的改进，钛行业在创新应用方面取得了重要进展。
本文将介绍钛行业的创新应用和市场前景。
一、航空航天领域钛在航空航天领域的应用是最为广泛和重要的。
由于其轻质、高强度和耐腐蚀性，钛被广泛用于飞机、火箭等航空器的制造中。
钛制品不仅能够减轻飞机的重量，提高燃油效率，还能够增加航空器的耐久性和安全性。
随着航空航天技术的不断进步和发展，对钛行业的需求将持续增长，给钛行业带来了巨大的市场前景。
二、医疗领域钛在医疗领域的应用也越来越广泛。
钛的生物相容性非常好，不会引起人体的排斥反应，因此被广泛应用于人体植入物的制造中。
例如，人工关节、牙种植体、心脏支架等医疗器械都可以采用钛材料制造，提高患者的生活质量和医疗效果。
钛行业的创新应用在医疗领域有着巨大的潜力和市场前景。
三、汽车工业钛在汽车工业中的应用也逐渐增多。
由于钛的轻质和高强度，使用钛材料可以减轻汽车的重量，提高燃油效率和行驶性能。
此外，钛材料还具有良好的抗腐蚀性能，可以延长汽车的使用寿命。
随着对汽车安全性和环保性要求的不断提高，对钛行业在汽车领域的需求将逐渐增加，市场前景广阔。
四、能源领域钛在能源领域的应用也具有重要意义。
钛材料可以用于制造太阳能电池板、风力发电装置等，提高能源的可再生性和清洁性。
此外，钛还可用于制造储氢合金、储电池等设备，为能源储备和利用提供了更多可能性。
随着全球能源需求的增长和环保意识的提升，钛行业在能源领域的创新应用有着巨大的市场潜力。
总结：钛行业在各个领域的创新应用展现了其独特的优势和巨大的市场潜力。
航空航天、医疗、汽车和能源等领域对钛材料的需求将持续增长，给钛行业带来了广阔的市场前景。
随着科技的不断发展和进步，相信钛行业的创新应用将会迎来更多的突破和发展，为人类社会的进步和发展做出更大的贡献。
长沙市人民政府关于加快培育发展战略性新兴产业的意见
长沙市人民政府关于加快培育发展战略性新兴产业的意见文章属性•【制定机关】长沙市人民政府•【公布日期】2011.11.10•【字号】长政发[2011]23号•【施行日期】2011.11.10•【效力等级】地方规范性文件•【时效性】现行有效•【主题分类】机关工作正文长沙市人民政府关于加快培育发展战略性新兴产业的意见（长政发〔2011〕23号）各区、县（市）人民政府，市直机关各单位：为深入贯彻落实科学发展观，加快经济发展方式转变和经济结构调整，落实国家和省加快培育发展战略性新兴产业的总体部署，促进长沙经济又好又快率先发展，现就加快培育发展我市战略性新兴产业提出如下意见：一、加快培育发展战略性新兴产业的重要意义（一）加快培育和发展战略性新兴产业，是维护国家战略利益、提升长远竞争能力的重大举措。
培育发展战略性新兴产业，是党中央、国务院为维护国家战略利益和经济安全、提升国家长远竞争力作出的一项重大战略决策，是省委、省政府为加快“四化两型”建设作出的一项重要战略决定。
我市应在具有比较优势和发展潜力的领域，不断突破关键核心技术，培育壮大战略性新兴产业，抢占制高点，增强主动权。
（二）加快培育和发展战略性新兴产业，是转变经济发展方式、推动产业结构调整升级的必然要求。
转变发展方式、调整产业结构是一项艰巨而紧迫的任务，面对日趋激烈的产业发展竞争格局，必须加快提升我市产业的层次、能级和核心竞争力。
加快培育发展技术含量高、市场前景广、带动能力强、综合效益好的战略性新兴产业，将有力地推动产业结构调整升级，促进我市经济发展向主要依靠科技进步、劳动者素质提高和管理创新转变，提高发展质量和水平。
（三）加快培育和发展战略性新兴产业，是发挥我市科技人才优势、建设国家创新型城市的关键途径。
我市科技人才实力相对雄厚，在国家确定的发展战略性新兴产业的诸多领域中拥有丰富的创新资源，并已列入国家创新型城市建设试点。
培育发展战略性新兴产业，有利于把科技人才优势加快转化为产业发展优势，推动创新环境的优化、创新体系的健全和创新产业的发展，加快建成国家创新型城市。
航空航天钛合金零件加工现状及发展趋势
航空航天钛合金零件加工现状及发展趋势作为航空航天领域不断兴起的材料，钛合金有以下优势：1比强度高。
钛合金具有很高的强度，其抗拉强度为686~1176MPa，而密度仅为钢的60%左右，所以比强度很高。
2高温性能优良。
钛合金在高温下仍能保持良好的机械性能，其耐热性远高于铝合金，且工作温度范围较宽。
3抗腐蚀性强。
在550℃以下的空气中，钛表面会迅速形成薄而致密的氧化钛膜，其耐蚀性优于大多数不锈钢。
在航空工业领域，钛合金主要用于制造喷气发动机的压气机盘、涡轮盘、叶片、机匣等，以及诸如大型主起落架支撑梁、机身后段及转向梁等结构件。
因钛合金具有比强度高和耐高温特点，用于制造飞机发动机和机体能够有效地提高发动机推重比和机体机构效率，有利于缓解热障现象。
近年来军用飞机上所用钛合金材料的比例正在不断增加，钛合金材料的应用水平已成为衡量飞机先进性的重要标志之一。
美国第四代战斗机的F-22 的机体主要承力材料大量采用钛64Ti-6Al-4V，约占机身总质量的36%，钛62222主要用于发动机周围蒙皮机构及发动机框架，约占机身总质量的3%。
在民用飞机方面，钛合金的应用也较为广泛。
在波音777 上大约采用了11%的钛结构，其平面钛箔的用量将达到12247kg。
在航天工业领域，钛合金主要用于制造耐高温和低温零件。
如上海钢铁研究所的7715D 用于DFH-3卫星的FY-25 型远地点发动机喷注器;俄罗斯的BT37 合金广泛应用于宇航工业形状复杂的低温管路系统。
航空航天用钛合金零部件主要有两类。
一类是复杂曲面，如叶轮、涡轮盘和叶片等，实际生产中采用多轴数控加工。
采用多轴铣削加工的钛合金涡轮即为复杂曲面。
另一类是薄壁框型件，如大型框、梁和壁板等多采用铣削加工。
采用立铣加工的钛合金壁板是典型的薄壁框型件。
上述两种工件的加工都必须从整块坯料中去除大量的材料，而钛合金的切削加工性较差，其工件的加工成本占工件总成本的比重很大。
切削加工困难是导致钛合金零件价格高昂的重要因素。
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张小只智能机械工业网
张小只机械知识库新型航空航天材料钛铝合金取得重大跨越性突破
记者从南京理工大学获悉，该校陈光教授团队研制出的高温PST钛铝单晶新材料，在新型航空航天材料钛铝(TiAl)合金方面，取得重大跨越性突破。
航空发动机被誉为飞机的心脏，而叶片则是航空发动机中最关键的核心部件。
一般情况下，运用于国内飞机发动机叶片的主要材料是镍基高温合金，而钛铝合金是目前公认的替代高温合金的最佳新型轻质结构材料。
美国通用公司曾采用Ti-48Al-2Cr-2Nb合金(以下简称“4822合金”)替代原来的镍基高温合金，制造了发动机最后两级低压涡轮叶片，使单台发动机减重约200磅，并在节油、减少氮化物排放量以及减噪方面效果突出。
据悉，“4822合金”被用于波音787飞机，2009年正式投入商业运营，成为当时航空与材料领域轰动性的进展。
然而，此次陈光团队研制的高温PST钛铝单晶，在核心性能和持久寿命上均优于“4822合金”。
陈光在发布会上介绍，他们制备的高温PST钛铝单晶室温拉伸塑性和屈服强度分别高达6.9%和708兆帕，抗拉强度高达978兆帕，实现了高强高塑的优异结合。
“更为重要的是，该合金在900℃时的拉伸屈服强度为637兆帕，并具有优异的抗蠕变性能，其最小蠕变速率和持久寿命均优于‘4822合金’1到2个数量级，并有望将目前钛铝合金的使用温度从650~750℃提高到900℃以上。
”陈光详解道。
这一研究成果，获得我国科学院院士、钛合金和钛-铝系金属间化合物专家、我国钛合金研究与应用创始人之一曹春晓的认可，曹春晓表示，该团队研制的新材料具有原创性、突破性、引领性和基础性。
曹春晓院士指出，通常，镍基单晶高温合金的承温能力每提高25~30℃，即为一代新合金。
而陈光团队发明的钛铝单晶合金，一下将承温能力提高了150~250℃以上，是重大突破，属引领性成果。