【擴大鈦應用】鈦在國外航空噴氣發動機上應用

航空工業是用鈦的主要領域 ，而噴氣發動機又是用鈦主要領域中的重要部分 。據美國有關方麵的統計 ，1959年-1973年 ，美國噴氣發動機製造業用鈦占全國總消費量的37%-50% ，而小型亞聲速噴氣發動機的用鈦量則占其總質量的1/3 。在航空發動機中 ，用鈦材製造中等溫度構件比鋼材具有更高的疲勞強度 、屈服程度 、蠕變強度 、較低的彈性模量 ，因而能降低疲勞載荷時的應力 。鈦合金有很高的抗腐蝕性能 ，能大大舒緩噴氣發動機的壓縮性能 。提高發動機壓氣機的增壓比和渦輪進氣口燃氣溫度 ，可以提高發動機的總效率 ，從而提高發動機推力 ，改善推重比和降低油耗 。美國和英國發動機壓氣機的總壓比由上世紀60年代初期的10-13 ，增長到70年代的20-27 ，並正在逐年上升 ，總壓有望增大到50 。在未采取冷卻技術條件下 ，多用途戰鬥機渦輪進氣口溫度早已超過1650℃ 。
由於發動機工作條件的嚴酷和尺寸的加大 ，輕合金與不鏽鋼很難勝任 ，於是用量有所不降 ，而鈦合金和高溫合金由於其生產成本的下降 ，加工性能的不斷提高 ，及采用新的工藝 ，它的優勢更加顯現和突出 ，在發動機中的應用逐年增多 。1950年-1980年，美國幾種主要航空發動機的用材概況見下表 。
美國普拉特-惠特尼（Pratt & Whitney）公司生產的噴氣發動機所用的鈦材為總質量的7%-15% ，通用電氣（GE）公司J73噴氣發動機使用的鈦材為6% ，J79發動機轉子原來17級為不鏽鋼的 ，後改11級鈦合金的 ，J79-8發動機用的鈦材為20% ，J79-3發動機用了4%鈦材 。
美國航空發動機用鈦始於1954年 ，當時為B52轟炸機裝備了4台鈦的發動機J57 ，用鈦材7%-15% ，進氣閘與低壓閘用的是工業純鈦 ，低壓壓縮機的葉片 、盤和盤隔板用的是Ti-6Al-4V合金 。JT3D渦輪風扇發動機的用鈦量為15% ：低壓壓氣機風扇葉片 、葉片隔板和風扇閥用的都是Ti-6Al-4V ，風扇葉片長406mm ，比壓氣機葉片長2倍以上 ，由於這些構件都用鈦合金製成 ，發動機性能有了較大提高 。
JT9D發動機風扇葉片長711 mm ，比壓氣機葉片幾乎長10倍 。軍用JT3D改型發動機和TF33發動機使用了2%鈦材 。JT9D渦輪風扇發動機的用鈦量占其總質量的28% ，約1.035t ，其46塊風扇葉片都是用Ti-6Al-4V合金製的 ；低壓壓氣機轉子和11級高壓壓氣機中的9級都是用Ti-6Al-4V 、Ti-8Al-1Mo-1V 、Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo合金打造的 ，後一種合金是一種高溫合金 ，工作溫度480℃ ，用量450kg ，靜子葉片采用Ti-5AI-2.5Sn ，改型的JT9F發動機用了4.5t鈦材 ，鈦材成本占發動機的5% 。TF39風扇發動機用的鈦材達33% ，裝備於C5A軍用運輸機 ，重約3t ，壓氣機盤及葉片以Ti-6Al-4V及Ti-5AI-2.5Sn打造 ，壓氣機毛坯是鍛造的 ，原重312kg ，後改用精鍛 ，降至126kg ，葉片毛重原來為21.5kg ，鍛後僅5.7kg 。
GE4渦輪噴氣發動機總重約5t，使用10%鈦 ，前四級空心壓氣機均用Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo合金 ，是一種高蠕變合金 ，工作溫度可達500℃ ，比Ti-6Al-4V合金的高100℃ 。采用鈦代替鋼製造升力發動機的一些構件，可以提高推重比 ，例如 ，日本JR100發動機壓氣機及渦輪原為鋼製的 ，改用鈦合金及耐熱鋁合金製造的JR200發動機的推重比由10上升到16 。它的第一壓氣機葉片 、前軸 、壓氣機盤 、渦車後軸及盤均改用日本的KS150合金（Ti-5AI-2Cr-1Fe）製造 ，壓氣機的靜態葉片用Ti-6Al-4V合金代替Cr12不鏽鋼 ，質量減輕43% 。
在俄羅斯 ，裝備伊爾-62運輸機的HK8渦輪風扇發動機約使用了占其質量40%的鈦合金 ，裝備圖-144超聲速運輸機的HK144渦輪發動機也用了不少鈦合金 。
英國RR公司(（Rolls–Royce）的RB172型發動機的高壓壓氣機鼓輪是用鈦合金IMI685（Ti-6Al-5Zr-0.5Mo-0.25Si）製造的 ，它有高的抗蠕變性 、斷裂韌性和優秀的可焊性 。
空客A320和麥道MD-90型民機上用的V2500型發動機是雙軸渦輪風扇噴氣式 ，質量2.2t ，鈦合金結構件占31% ，是英國 、美國 、德國 、意大利和日本共同研發的 。高壓壓氣機是RR公司製造的 ，其3級-6級用的是有高抗蠕變性能的IMl550（Ti-4Al-4Mo-2Sn-0.5Si）合金 ；日本製造的風扇和低壓氣機主要采用Ti-6Al-4V合金 。