當(dāng)年我們研制國產(chǎn)大飛機(jī)C919時(shí),，遇到一個(gè)難題就是如何給飛機(jī)減重,。

為啥要減重,？

飛機(jī)的制造可以說是很復(fù)雜的工程。

你可以理解就像咱們蓋房子一樣，如何高效地把鋼筋水泥組合起來,，然后怎么裝修房子內(nèi)部布局,，同時(shí)還想把整個(gè)家弄得更加安全舒適，是要?jiǎng)雍芏嗄X筋才行,。

如果單純地考慮安全性,，飛機(jī)的結(jié)構(gòu)就會(huì)設(shè)計(jì)得粗壯,，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)重量增加，油耗上升,，經(jīng)濟(jì)性就會(huì)下降,。而如果單純考慮舒適性，提高客艙的壓力和濕度,，又會(huì)降低使用壽命,，腐蝕問題又會(huì)突出。

所以在設(shè)計(jì)C9191大飛機(jī)時(shí),，既要保證安全的同時(shí)也要幫飛機(jī)減重，為飛機(jī)減重還意味著能夠節(jié)省一大筆費(fèi)用,，這對(duì)于航空公司來說也是非常重要的事情,。

我國科研人員在嘗試了多種材料后，最終選擇鈦合金來實(shí)現(xiàn)減重目的,，效果也是非常顯著的,。

比如在發(fā)動(dòng)機(jī)的葉片里面使用國產(chǎn)鈦鋁合金,，不僅成本低，并且同強(qiáng)度下重量更輕,，更重要的是耐高溫性能也不差,！

值得一提的是，中國的海綿鈦和鈦材的產(chǎn)量,，已經(jīng)穩(wěn)如世界第一,，而且是好多年了。

什么是海綿鈦和鈦材,？

鈦材是指海綿鈦（或海綿鈦加合金元素）經(jīng)熔煉形成鈦鑄錠,，再經(jīng)鍛造、軋制,、擠壓等塑性加工方法將鑄錠加工而成的。

也就是說海綿鈦是原材料,，鈦材是深加工產(chǎn)品,。

而鈦材就包括鈦合金,，它是將鈦為基礎(chǔ)，融入鋁,、錫,、釩、鉬,、鈮等其他元素或者材料所構(gòu)成的復(fù)合金屬,。

在全球市場中，鈦合金材料主要應(yīng)用于航空工業(yè),、國防軍工以及其他工業(yè),。其中，在航空工業(yè)的應(yīng)用需求最大,，約占50%,，主要是用于飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)的制造,。

相比航空航天其他材料,，鈦及鈦合金因密度小，強(qiáng)度高,，能夠顯著減輕結(jié)構(gòu)重量,，從而提高作戰(zhàn)性能，在節(jié)省燃油耗量,，降低廢氣排量等方面具有不可替代的作用,。

可以說鈦用量的多少，已成為衡量當(dāng)代飛機(jī)制造先進(jìn)性的重要標(biāo)志,。

回顧鈦工業(yè)在全球的發(fā)展,，要追溯到上個(gè)世紀(jì)50年代。bvty

1953年,，美國道格拉斯公司出產(chǎn)的DC-T機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)防火壁和短艙上首次使用鈦材,，開始鈦合金應(yīng)用于航空的歷史。

該時(shí)期，在軍用飛機(jī)上使用工業(yè)純鈦制造后機(jī)身隔熱板,、導(dǎo)風(fēng)罩,、機(jī)尾罩等為數(shù)不多的非承力構(gòu)件，鈦合金長時(shí)間最高工作溫度為350-350℃,。

上世紀(jì)60年代,，鈦合金逐步代替結(jié)構(gòu)鋼，應(yīng)用到飛機(jī)襟翼滑軋,、承力隔框,、中翼盒形梁、起落架梁等承力結(jié)構(gòu)件上,，之后研制開發(fā)的鈦合金最高工作溫度提高到了400℃-500℃,。

上世紀(jì)70年代,，鈦合金在飛機(jī)結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用，又從戰(zhàn)斗機(jī)擴(kuò)大到軍用大型轟炸機(jī)和運(yùn)輸機(jī),，民用飛機(jī)也開始使用鈦合金,。

比如當(dāng)年，美國波音787飛機(jī)研制的過程中,，為達(dá)到減重2500千克的目標(biāo),，波音公司不得不在2006—2007年期間再投入3億美元經(jīng)費(fèi),，研究在飛機(jī)某些部位用鈦合金取代鋁合金以解決超重問題，否則不能兌現(xiàn)減少燃油消耗20%的關(guān)鍵性承諾,。

最終波音787機(jī)體鈦合金用量達(dá)15%,，創(chuàng)下民用客機(jī)機(jī)體鈦合金用量最高記錄,。

當(dāng)然了，這些年中國在一些飛機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)中的鈦合金用量也在不斷提高,。

比如我國商用支線客機(jī)ARJ21的鈦合金用量為4.8%,，商用干線客機(jī)C919的鈦合金用量為9.3%，與波音777相比略高,，波音777為7%到8%,。

中國運(yùn)輸機(jī)運(yùn)20,，鈦合金用量為10%，而美國的C-17運(yùn)輸機(jī)鈦合金用量為10.3%,，可以說兩者差不多的,。

鈦合金這玩意好是好，但它的加工技術(shù)是比較難的,。

這里面包括多個(gè)環(huán)節(jié),，涉足材料、裝備,、工藝控制等多個(gè)因素,，具有較高技術(shù)、資金,、裝備等壁壘。

舉個(gè)例子吧，大多數(shù)鈦合金的熱導(dǎo)率很低,，只有鋼的1/7,，鋁的1/16。

這會(huì)帶來什么問題呢,？

比如在加工過程中產(chǎn)生的熱量不會(huì)迅速傳遞給工件,，而是集聚在切削區(qū)域，一方面會(huì)使刀具迅速磨損,，縮短刀具的壽命,，另一方面會(huì)破壞零件的表面完整性,，導(dǎo)致零件幾何精度下降和出現(xiàn)加工硬化現(xiàn)象。

尤其是航空航天、兵器等高端鈦材,，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的要求更加苛刻,，一般需要多次的塑性加工，如何保證質(zhì)量的均一穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)工業(yè)化量產(chǎn)在全球都是一項(xiàng)技術(shù)挑戰(zhàn),。

目前全球僅有幾個(gè)國家掌握完整鈦材加工制造工藝,，當(dāng)然也包括中國。

我們研制出了大規(guī)格鈦合金鑄錠真空自耗電弧熔煉技術(shù),，逐步解決了鑄錠常見的縮孔,、高密度夾雜、低密度夾雜,、成分偏析等缺陷問題,。

還有大規(guī)格棒材鍛造技術(shù),，逐步實(shí)現(xiàn)了航空鈦合金直徑300mm~500mm棒材的批量化生產(chǎn)，帶動(dòng)了相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)升級(jí),。

正因如此,，目前航空裝備用鈦合金材料的國產(chǎn)化水平也在不斷提高，不少鈦合金材料填補(bǔ)了國內(nèi)空白,，基本滿足了國內(nèi)高端市場對(duì)鈦材性能水平的需求,。

最后再多說幾句吧。

縱觀人類的發(fā)展歷史,，從舊石器時(shí)代到新石器時(shí)代,，從青銅時(shí)代到鐵器時(shí)代，從單一材料到復(fù)合型材料,。

毫無疑問,，人類文明進(jìn)程的推進(jìn)，離不開金屬材料的助力,，可以說金屬是打造先進(jìn)制造業(yè)最核心和最靈魂的推手,。

而如今的鈦,，以其優(yōu)異的性能，有望成為繼鐵、鋁之后崛起的“第三金屬”,，可以說鈦工業(yè)發(fā)展水平已經(jīng)成為一個(gè)國家綜合實(shí)力的重要標(biāo)志,。bvty.VIP

就拿飛機(jī)的制造來說吧。

普通汽車零件數(shù)目是以千為單位的，幾千個(gè)零件已經(jīng)屬于零件數(shù)目極多的機(jī)電產(chǎn)品了,。而飛機(jī)的零件數(shù)目是以十萬為單位的,，幾十萬零件的飛機(jī)不算復(fù)雜的，而大型商用飛機(jī)甚至零件要到百萬這一量級(jí),！

在這么多零件中，哪些需要使用鈦合金,，如何制造出來并保證其穩(wěn)定性能,，這背后考驗(yàn)的是各個(gè)國家的工業(yè)實(shí)力。

中國作為鈦材產(chǎn)量世界最大,，又有完整鈦工業(yè)體系的國家,，毫無疑問是處于世界領(lǐng)跑地位的。

比如國產(chǎn)大飛機(jī)C919的成功試飛，能使中國民航不再依賴于從歐美進(jìn)口波音和空客的中層干線客機(jī),，打破歐美航空巨頭壟斷,，為國家節(jié)省大量外匯。

但同時(shí)我們并沒有就此止步,，在航空領(lǐng)域,，還有更多的世界級(jí)難題等著我們?nèi)ヌ魬?zhàn)！