摘   要 ：強(qiáng)度高和耐高溫是鈦合金最為突出的優(yōu)點(diǎn)，這使得對材料性能要求苛刻的航空航天業(yè)成為鈦合金的最大用戶。本文介紹了國外開發(fā)的航空航天領(lǐng)域鈦及鈦合金主要牌號及其性能和零部件應(yīng)用，分析了國外航空航天鈦合金材料的發(fā)展趨勢。調(diào)研表明，歐美國家已形成了先進(jìn)、完整的航空航天領(lǐng)域鈦及鈦合金材料體系，美國是全球航空航天鈦材研發(fā)和應(yīng)用的領(lǐng)先者。近年來國外開發(fā)的高溫鈦合金、低溫鈦合金、高強(qiáng)高韌 β 型鈦合金、阻燃鈦合金和損傷容限型鈦合金在航空航天領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，代表了航空航天高性能鈦合金材料的發(fā)展方向。 

關(guān)鍵詞 ：鈦合金 ；牌號 ；應(yīng)用 ；航空航天

全球航空業(yè)將保持強(qiáng)勁增長的勢頭，據(jù)空客預(yù)測，到 2035 年航空市場對新增飛機(jī)的需求將帶來超過 5 萬億美元的投資。而為了降低燃料消耗和減少碳排放，減重成為飛機(jī)制造商關(guān)注的核心問題。鈦合金材料由于具有獨(dú)特的高強(qiáng)度 - 重量比性能，最早應(yīng)用于航空工業(yè)部門，用在航空器的多個(gè)部件，如起落架、發(fā)動機(jī)部件、彈簧、襟翼導(dǎo)軌、氣動系統(tǒng)管道和機(jī)身部件等。航空工業(yè)對鈦合金材料的性能提出了越來越高的要求，如高強(qiáng)度 - 重量比，高抗氧化性能，斷裂韌性、耐腐蝕性能、疲勞強(qiáng)度和抗蠕變性能。 

航空業(yè)已成為鈦合金最大用戶，美國的鈦材主要應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域，約占使用總量的 60%。在美國戰(zhàn)斗機(jī)的更新?lián)Q代中，鈦合金和復(fù)合材料的使用比例不斷上升，第五代戰(zhàn)斗機(jī) F-35 用鈦量達(dá)到 27%,F-22 戰(zhàn)機(jī)用鈦量則高達(dá) 41%， 其中發(fā)動機(jī)的葉輪、盤、葉片、機(jī)匣、燃燒室筒體和尾噴管等均為鈦合金材料制造。本文按材料顯微組織類型，對國外開發(fā)的航空航天領(lǐng)域鈦及鈦合金主要牌號、應(yīng)用及發(fā)展趨勢進(jìn)行了介紹和分析。

1  α型鈦合金及應(yīng)用 

α 合金包括工業(yè)純鈦（Commercially Pure, 簡稱 CP） 及只含 α 穩(wěn)定元素和 / 或中性元素的鈦合金。 

1.1 工業(yè)純鈦 

工業(yè)純鈦主要由密排六方晶體 (HCP)α 相構(gòu)成，同時(shí)由于源自海綿鈦原料殘存雜質(zhì)或人為添加帶來的 Fe 元素， 工業(yè)純鈦中還含有少量的（<5%）的 β 相，按拉伸強(qiáng)度按240-550MPa 分 4 個(gè)牌號 (ASTM 標(biāo)準(zhǔn)中 G1、G2、G3 和 G4)，牌號越高其中可以發(fā)揮間歇固溶強(qiáng)化的氧濃度越高， 因此強(qiáng)度也越高。 

CP 鈦主要用于要求具有良好的耐腐蝕性和焊接性能， 但對強(qiáng)度要求不高的領(lǐng)域。在航空領(lǐng)域，CP 鈦主要用于機(jī)翼前緣除冰系統(tǒng)的空氣加熱管，機(jī)艙環(huán)境控制系統(tǒng)管道，液壓管道以及各種夾持和支架裝置。

1.2 鈦合金Ti-5Al-2.5SnELI 

另一類α型鈦合金含有α穩(wěn)定元素Al 和中性合金元素 Sn，目的是獲得比CP更高的強(qiáng)度。航空領(lǐng)域最常見的α型鈦合金包括Ti-5Al-2.5Sn ELI（Extra low interstitial，超低間歇），由俄羅斯和美國開發(fā)，俄羅斯牌號為BT5-1。該合金是在普通鈦合金Ti-5Al-2.5Sn基礎(chǔ)上，通過降低間歇元素含量, 顯著提升其在極低溫下的強(qiáng)度和韌性，在20K（-250℃）低溫條件下仍具有良好的韌性和較低的熱導(dǎo)率，主要用于低溫容器、低溫管道以及液體火箭發(fā)動機(jī)渦輪油泵葉輪，如圖1所示。

圖 1 航天飛機(jī)主發(fā)動機(jī)使用的 Ti-5Al-2.5Sn油泵葉輪

2 近α型鈦合金及應(yīng)用 

這類合金主要含 Al、Sn 和 Zr 以及少量（不超過重量 2%）低擴(kuò)散率 β 穩(wěn)定元素，如 Mo 或 Nb、V 及 Si( 不超過 0.5%)。加入 Mo 或 Nb 可在室溫下穩(wěn)定少量被保留的 β 相， 以起到某種強(qiáng)化作用。

近 α 型鈦合金在室溫下強(qiáng)度不如 α+β 或 β 合金，但具有優(yōu)越的抗高溫蠕變性能，由于在高溫下仍可保持足夠強(qiáng)度，這一點(diǎn)對于高溫應(yīng)用尤為重要。 

航空業(yè)最常見的近 α 型鈦合金主要牌號包括 Ti-3- 2.5、Ti-6-2-4-2S、Ti-1100、IMI834 以及 BT-36。 

（1）Ti-3Al-2.5V(Ti-3-2.5)。Ti-3Al-2.5V 是美國開發(fā)的一種近 α 型鈦合金，在室溫和高溫下強(qiáng)度比純鈦高出 20%~50%, 適用于飛機(jī)和發(fā)動機(jī)液壓和燃油等管路系統(tǒng)。在波音，除驅(qū)動主起落架的起落架艙液壓管道外，飛機(jī)的所有液壓管道均采用 Ti-3-2.5。航天飛機(jī)上的大量油壓管路采用 Ti-3Al-2.5V 合金無縫管做配管，能使管路減重 40%。 

（2）Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo-0.08Si(Ti-6-2-4-2S)。由于近 α 型鈦合金抗高溫蠕變強(qiáng)度優(yōu)于 α+β 合金，在現(xiàn)代發(fā)動機(jī)中，壓氣機(jī)葉片使用兩種材質(zhì)，前級葉片燃?xì)鉁囟鹊陀?300℃，材質(zhì)為 Ti-6-4，其余末級材質(zhì)采用高蠕變強(qiáng)度合金 Ti-6-2-4-2S，可以在高達(dá) 540℃下使用。70 年代 , 美國 RMI（Reactive Metals Inc）通過添加 Si 元素 , 開發(fā)了使用溫度超過 500℃的 Ti-6242S 合金，采用細(xì)化 β 晶粒控制針狀組織的方法,實(shí)現(xiàn)了合金疲勞強(qiáng)度和蠕變強(qiáng)度兼顧,使之在 565℃下具有高強(qiáng)度、高剛度、抗蠕變和好的熱穩(wěn)定性 , 廣泛應(yīng)用于渦輪發(fā)動機(jī)部件。圖 2 為 3-9 級鈦合金壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子。

圖 2 波音 747發(fā)動機(jī) 7級單體壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子， 前 5 級為 Ti-6-4 合金，后兩級 Ti-6-2-4-2S

（3）Ti-1100 （Ti-6Al-2.75Sn-4Zr-0.4Mo-0.45Si- 0.7O2-0.2Fe）。Ti-1100近α高溫鈦合金是Timet為滿足新 型航空發(fā)動機(jī)對高溫鈦合金高抗蠕變性能和高斷裂韌性的需求 , 而在 20 世紀(jì) 80 年代研制的 , 該合金實(shí)際上是 Ti-6242Si 的發(fā)展型 , 其使用溫度達(dá)可 593℃ , 目前已用于美國萊康明發(fā)動機(jī)公司 (LYCOMING) 的 T55-712 型發(fā)動機(jī)。 

（4）Ti-5.8Al-4Sn-3.5Zr-0.5Mo-0.7Nb-0.35Si- 0.06C（IMI834）。IMI834 是英國勞斯萊斯公司 (RollsRoyce，歐洲最大的航空發(fā)動機(jī)企業(yè) ) 研制的發(fā)動機(jī)用高溫合金，工作溫度可達(dá) 600℃。目前，一般認(rèn)為它是已投入工業(yè)生產(chǎn)的最高溫近 α 鈦合金。834 合金主要用于航空發(fā)動機(jī)環(huán)件、壓氣機(jī)輪盤及葉片。 

（5）Ti-6.2Al-2Sn-3.6Zr-0.7 Mo-0.1Y-5.0W- 0.15Si(BT36)。BT36 是俄羅斯于 1992 年研制成功的一種使用溫度在 600-650℃的鈦合金 , 該合金在 BT18Y 的基礎(chǔ)上用 5% 的高熔點(diǎn) W 代替 1%Nb，W 的加入對合金的室溫強(qiáng)度、蠕變和持久性有明顯的改善，提高了合金的熱穩(wěn)定性。

3  α+β合金及應(yīng)用

α+β 合金是迄今為止應(yīng)用最廣泛的鈦合金。其具有更高含量的（4-6%）β 元素，因此與近 α 型鈦合金相比，其 β 相含量更高，可以通過熱處理獲得更高的強(qiáng)度。主要強(qiáng)化機(jī)制包括在室溫下保留亞穩(wěn) β 相，通過淬火到室溫從原始 β 相生成馬氏體。通過對含有亞穩(wěn) β 相的合金進(jìn)行時(shí)效處理，可以在該區(qū)域生成片狀 α，這樣可以在盡可能減少塑性損失的情況下提高強(qiáng)度。 

最常用的α+β合金是Ti-6Al-4V（Ti-6-4），其他航空用 α+β 合金包括 Ti-6Al-6V-2Sn(Ti-662)，Ti-6Al-2Sn- 2Zr-2Mo-2Cr-0.2Si（6-2-2-2-2S），IMI550(Ti-4Al- 2Sn-4Mo-0.5Si)。 

（1）Ti-6Al-4V（Ti-6-4）。Ti-6-4 是應(yīng)用最廣泛的鈦合金材料，具有良好的綜合性能，常在退火態(tài)下使用，最低拉伸強(qiáng)度 896MPa(130ksi)。Ti-6-4 屬于可熱處理強(qiáng)化鈦合金，具有較好的焊接性能、成形性和鍛造性能 , 是機(jī)身結(jié)構(gòu)件使用的主要鈦合金， 同時(shí)用于制造噴氣發(fā)動機(jī)壓縮機(jī)葉片、葉輪以及起落架和結(jié)構(gòu)件，緊固件，支架，飛機(jī)附件，框架，桁條結(jié)構(gòu)、管道。 

（2）Ti-6Al-6V-2Sn(Ti-662)。Ti-662 拉伸強(qiáng)度 1030MPa, 屈服強(qiáng)度 970MPa，強(qiáng)度高于 Ti-6-4，耐腐蝕 性能優(yōu)異，焊接和加工性能中等，用于飛機(jī)機(jī)身、火箭發(fā)動機(jī)、核反應(yīng)堆部件，近年在石油鉆井上應(yīng)用增多。 

（3）Ti-6Al-2Sn-2Zr-2Mo-2Cr-0.2Si（6-2-2-2- 2S）。6-2-2-2-2S 由 RMI 在 1970 年代開發(fā)，具有優(yōu)異的強(qiáng)度、斷裂韌性、高溫性能，以及良好的加工性能和焊接性能， 適用于厚型結(jié)構(gòu)件。用于機(jī)身、機(jī)翼、發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)件。該合金強(qiáng)度高，在退火態(tài)的強(qiáng)度 1068MPa，經(jīng)固溶強(qiáng)化和時(shí)效， 可達(dá)到最大強(qiáng)度 1241MPa，并具有較大的損傷容限，廣泛用于戰(zhàn)斗機(jī)結(jié)構(gòu)件，如美國空軍 F-22 Raptor 戰(zhàn)斗機(jī)。 

（4）Ti-4Al-2Sn-4Mo-0.5Si （IMI550）。IMI550 由英國帝國金屬公司（IMI）研制，拉伸強(qiáng)度達(dá) 1100MPa，屈服強(qiáng)度達(dá) 940MPa，使用溫度達(dá)到 400℃，用于機(jī)身和發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)件。最早作為抗蠕變合金用于勞斯萊斯飛馬和奧林匹斯（Rolls Royce Pegasus and Olympus）發(fā)動機(jī)，后來又用于歐洲民用和軍用飛機(jī)機(jī)身，如美洲虎（Jaguar）、 狂風(fēng)（Tornado）和空客 (Airbus)。

4  β合金及應(yīng)用

β 合金是強(qiáng)度最高的鈦合金，拉伸強(qiáng)度可達(dá) 1240MPa。在經(jīng)過快速冷卻后仍可在室溫下保留 100% 的亞穩(wěn) β 相。通 過運(yùn)用不同的時(shí)效溫度和時(shí)間，可以控制某個(gè)合金 β 相基體 中 α 相析出的大小和比例，從而獲得比 α+β 合金更高的強(qiáng)度，選定適宜的時(shí)效溫度和時(shí)間可以獲得不同的性能。

除了少數(shù)例外，β 合金不用于高溫應(yīng)用，因?yàn)橐话闱闆r下，隨著溫度的升高，β 合金的強(qiáng)度會比近 α 和 α+β 合 金下降更快，并且不如近 α 型鈦合金那樣具有抗蠕變性能。 

β合金主要用于強(qiáng)度要求較高的結(jié)構(gòu)件，如飛機(jī)起落架， 從波音 777 開始，已在多款新型大型商用飛機(jī)上應(yīng)用。波音 777和787采用β合金的其他構(gòu)件包括襟翼滑軌、彈簧、輔助 動力單元支柱（APU Strut）、滅火罐、夾子和托架以及排氣管。 

用 于 航 空 的 β 合 金 包 括 Ti-10V-2Fe-3Al、Ti-5Al- 5Mo-5V-3Cr、Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn、Ti-6Al-2Sn-4Zr- 6Mo、Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr、Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo- 4Zr、Ti-35V-15Cr和Ti-15Mo-2.7Nb-3Al-0.2Si。 

（1）Ti-10V-2Fe-3Al(Ti-10-2-3)。Ti-10V-2Fe- 3Al(Ti-10-2-3) 合金是由美國 Timet 公司、Boeing 公司、 Wyman-Gordon 于 20 世紀(jì) 70 年代共同研制的高強(qiáng)近 β 合金，成功應(yīng)用于飛機(jī)起落架主承重梁、機(jī)翼和轉(zhuǎn)軸等關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件。該合金經(jīng)過在波音 757 上試用后，獲批正式用在波音 777 的起落架上，如圖 3 所示。此后，空客也使用 Ti-10-2-3 用作 A380 飛機(jī)的起落架。

圖 3 波音 777 起落架結(jié)構(gòu)，該機(jī)型是首次使用鈦合金起落架的 商用飛機(jī)

（2）Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr (Ti-5553)。Ti-5553 合金是由俄羅斯上薩爾達(dá)（VSMPO）與歐洲空客公司聯(lián)合研制的一種新型高強(qiáng)高韌近 β 鈦合金，其名義成分為 Ti- 5Al-5Mo-5V-3Cr-1Zr，比 Ti-10-2-3 合金強(qiáng)度稍高（大約 1240MPa），經(jīng)熱處理后，抗拉強(qiáng)度可超過 1500MPa，有一定加工性能優(yōu)勢，淬透性更佳。特別適用于制造大規(guī)格承力構(gòu)件，如機(jī)翼 / 吊掛接頭、起落架 / 機(jī)翼接頭以及起落架等零件。波音新型 787 飛機(jī)起落架大部分部件使用 Ti-5553 合金，空客 A350-1000 的起落架部件也使用該合金 。

（3）Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al(Ti-15-3-3-3)。Ti- 15-3-3-3 是美國 70 年代研制成功的亞穩(wěn)定 β 型鈦合金。經(jīng) 800℃ 30minAC+540℃ 8hAC 處理 , 室溫拉伸強(qiáng)度達(dá) 1100MPa, 延伸率仍在 9% 以上。該合金具有優(yōu)良的壓延性、冷成形性和焊接性能，是一種理想的航空構(gòu)件材料。主要用作機(jī)身結(jié)構(gòu)件和航空緊固件，還可用來制作彈簧，如圖 4 所示。用 β 鈦合金代替鋼質(zhì)彈簧可以獲得 70% 的減重。

圖 4 鈦制飛機(jī)彈簧

 注 ：彈簧 A 是用 Ti-15-3-3-3 鈦帶制作的艙門平衡時(shí)鐘彈簧。彈簧 B 是 用 β-C 鈦絲制作的螺旋彈簧，用作 T-45 教練機(jī)啟動桿動力單元彈簧。

（4）Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo （Ti-6-2-4-6）。Ti- 6-2-4-6 是美國 Timet 公司在 20 世紀(jì) 60 年代開發(fā)的一種高 Mo 含量的高溫鈦合金，具有耐高溫性能（使用溫度在 420℃）、良好的強(qiáng)度、耐腐蝕、焊接及加工性能。該合金在固溶時(shí)效或雙重退火后的低周疲勞強(qiáng)度明顯高于相應(yīng)的 Ti-6Al-4V 合金，同時(shí)具有較高的高溫蠕變強(qiáng)度和瞬時(shí)強(qiáng)度，可制造渦輪發(fā)動機(jī)壓氣機(jī)盤件和葉片。 

（5）Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr（Ti-17）。Ti-17 是美國通用電氣公司在 70 年代初期開始研究與開發(fā)的 β 型合金，強(qiáng)度高、韌性好, 室溫下屈服強(qiáng)度為 1137~1166MPa， 抗拉強(qiáng)度為 1196~1235MPa，延伸率為 8% 以上。同時(shí)具有良好的抗裂紋生長 / 疲勞性能和斷裂韌性。主要用作一些新研制強(qiáng)度要求較高的大型飛機(jī)發(fā)動機(jī)風(fēng)扇盤和氣壓機(jī)盤。美國通用電氣公司和 Wyman Gordon 公司采用 Ti-17 合金制造了發(fā)動機(jī)用盤件和直升飛機(jī)轉(zhuǎn)子卡軸。日本神戶制鋼所也開始研制該合金并用于制造發(fā)動機(jī)盤件。

（6）Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr(β-C)。β-C 是 1969 年美國 RMI 公司開發(fā)的亞穩(wěn) β 鈦合金。該合金含有更多的固溶體，拉伸強(qiáng)度可達(dá)到 1240 MPa，由于強(qiáng)度高， 其塑性和容損性能（斷裂韌性和疲勞裂紋生長速率）低于 α+β 合金，因此不常用于關(guān)鍵承重部件，通常用作飛機(jī)彈簧、緊固件、連接件及導(dǎo)彈部件。 

研究表明，將少量 C(0.1%) 加入 β-C，在時(shí)效前進(jìn)行一定的冷變形，可以加快時(shí)效期間 α 相析出，同時(shí)減少晶界 α（GBα）形成，并促使晶粒細(xì)化 , 可以在獲得高達(dá) 1500MPa 強(qiáng)度的同時(shí)，保持較好的延性。

（7）Ti-35V-15Cr（Alloy C）。只 有 一 種 真 正 的（ 穩(wěn) 定）β 合金具有有限的商業(yè)應(yīng)用價(jià)值，這就是 Alloy C, 名 義 成 分 為 Ti-35V-15Cr-0.05C，由普· 惠（Pratt and  Whitney 公司，美國最大的兩家航空發(fā)動機(jī)制造公司之一） 開發(fā)。由于 β 穩(wěn)定合金含量相當(dāng)高，因此 Alloy C 在服役溫度下 β 相不會像普通 β 合金那樣分解成 α+β 相。該合金室溫拉伸性能 1071MPa，屈服強(qiáng)度 1023 MPa，延伸率 14.7，蠕變溫度 540℃，由于具有防火（不燃燒）性能，而被普·惠用作軍用發(fā)動機(jī)的排氣系統(tǒng)。而其他鈦合金在高質(zhì)量流速下（比如噴氣發(fā)動機(jī)氣流），會發(fā)生燃燒，供燃燒的 “燃料”就是幾乎所有鈦合金中都必不可少的鈦和鋁。 

（ 8 ）T i - 1 5 M o - 2 . 7 N b - 3 Al - 0 . 2 S i（ β - 2 1 S ）。β-21S(Ti-15Mo-2.7Nb-3Al-0.2Si) 是 TIMET 開發(fā)的一種超高強(qiáng)度新型 β 合金。該合金強(qiáng)度高，塑性好，通過熱處理，時(shí)效到很高的強(qiáng)度水平（抗拉強(qiáng)度 >1450MPa），塑性仍保持在 Ti-1023 的水平。β-21S 在加工和使用期間具有顯著的抗氧化性能，更適合加工成薄板。β-21S 比其它 β 合金能承受更高的溫度，長時(shí)間工作溫度可達(dá) 540℃。 

由于具有更好的耐高溫性能，這種合金可以用作航空發(fā)動機(jī)尾椎，如圖 5 所示，此處噴口暴露于發(fā)動機(jī)尾氣。用 β-21S 代替鎳基合金可以大幅度減輕噴口和尾椎的重量。

圖 5 裝配波音 -777發(fā)動機(jī)β-21S尾椎

5  鈦鋁合金及應(yīng)用

鈦鋁合金，比近 α 型鈦合金具有更好的耐高溫性能。鈦鋁合金有多種金屬間化合物，主要有 Al 含量較少的 Ti3Al （α2）和 Al 含量較多的 TiAl（  ）兩種。其中    合金耐高溫能力達(dá)到 725℃，高于常規(guī)鈦合金的工作溫度。目前已有    合金用于發(fā)動機(jī)制造，在商用飛機(jī)發(fā)動機(jī)中用作低壓渦輪葉片，如圖 6 所示。

圖 6 用 Y 合金制作 747發(fā)動機(jī)低壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片

目 前 波 音 787 的 GEnx 發(fā) 動 機(jī) 以 及 空 客 A-320NEO 和波音 737MAX 的 CFM LEAP 發(fā)動機(jī)最后兩級低壓渦輪 （LPT）工 作 葉 片 均 釆 用    合金 Ti-48Al-2Nb-2Cr 制造。使用這種合金使 GEnx 發(fā)動機(jī)每級葉片減重約 90kg。2006 年美國 GE 公司使用 Ti-48Al-2Nb-2Cr 合金作為在 GEnx 發(fā)動機(jī)中第 6、7 級低壓渦輪葉片。這是鈦鋁合金首次大規(guī)模進(jìn)入實(shí)際關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件的應(yīng)用。圖 7 為用    合金制造的 GEnx 發(fā)動機(jī)低壓渦輪轉(zhuǎn)子。

圖 7 用 Y 合金制造的 GEnx發(fā)動機(jī)最后兩級低壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片

6  結(jié)語

對美歐航空航天鈦及鈦合金牌號的梳理分析表明，近年來國外開發(fā)的高溫鈦合金、低溫鈦合金、高強(qiáng)高韌 β 型鈦合金、阻燃鈦合金和損傷容限型鈦合金在航空航天領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，代表了航空航天高性能鈦合金材料的發(fā)展方向。 

（1）高溫鈦合金。20 世紀(jì) 50 年代開發(fā)的高溫鈦合金以美國開發(fā)的 Ti-6Al-4V 合金為代表，其適應(yīng)溫度為 300- 350℃。后來開發(fā)的高溫鈦合金以近 α 型為主，以美國開發(fā)的 Ti-6-2-4-2S、Ti-1100，英國開發(fā)的 IMI834 以及俄羅斯開發(fā)的 BT-36 為代表，使用溫度高達(dá) 600℃。高溫鈦合金以其優(yōu)良的熱強(qiáng)性和高的比強(qiáng)度，在航空發(fā)動機(jī)中獲得了廣泛的應(yīng)用。高溫鈦合金的另一個(gè)發(fā)展趨勢是鈦鋁合金， 即以鈦鋁為基礎(chǔ)的 Ti3Al（α2）和 TiAl（  ）金屬間化合物， 其中    合金耐高溫能力達(dá)到 725℃。鈦鋁合金成為未來航空發(fā)動機(jī)及飛機(jī)結(jié)構(gòu)件最具競爭力的材料。 

（2）低溫鈦合金。一些鈦和鈦合金在低溫和超低溫下仍能保持其原有的機(jī)械性能。美國對于低溫鈦合金的研究主要集中于 α 型 Ti-5Al-2.5Sn ELI 以及 α+β 型鈦合金 Ti-6Al-4V ELI，通過降低間歇元素含量 , 兩種鈦合金在 20K 極低溫度下保持良好的強(qiáng)度和韌性，用于低溫容器、低溫管道以及液體火箭發(fā)動機(jī)葉輪。 

（3）高強(qiáng)鈦合金。高強(qiáng)度鈦合金一般指抗拉強(qiáng)度在 1,000MPa 以上的鈦合金，國外高強(qiáng)鈦合金研發(fā)主要以美國和俄羅斯為主。β 合金是強(qiáng)度最高的鈦合金，目前代表國際先進(jìn)水平并在航空領(lǐng)域獲得實(shí)際應(yīng)用的高強(qiáng)度鈦合金主要為 β 型鈦合金，如美國 Ti-10-2-3、Ti-15-3-3-3 和 β-21S，俄羅斯 Ti-5-5-5-3-1 等，主要用于強(qiáng)度要求較高的結(jié)構(gòu)件，如飛機(jī)起落架以及機(jī)身等部件。 

（4）阻燃鈦合金。為解決航空發(fā)動機(jī)用鈦合金材料的 “鈦燃燒”問題，以滿足高推重比發(fā)動機(jī)的需要，美國和俄羅斯從 20 世紀(jì) 70 年代開始就開展阻燃鈦合金的研制。阻燃鈦合金主要包括兩個(gè)合金系 ：美國的 Ti-V-Cr 系 Alloy C （T-35V-15Cr）；俄羅斯的 Ti-Cu-Al 系 BTT-1、BTT- 3[3]。其中 Alloy C 是一種穩(wěn)定 β 型阻燃鈦合金，具有較高的室溫和高溫強(qiáng)度，良好的蠕變強(qiáng)度，優(yōu)異的疲勞強(qiáng)度和冷成形性，已成功應(yīng)用于 F119 發(fā)動機(jī)的高壓壓氣機(jī)機(jī)匣、導(dǎo)向葉片和矢量尾噴管。 

（5）損傷容限鈦合金。為了滿足新型飛機(jī)對材料比強(qiáng)度、 抗疲勞性能、裂紋擴(kuò)展性能、斷裂韌性、壽命期成本等綜合性能的要求，國外已研制出高斷裂韌性和低裂紋擴(kuò)展速率的損傷容限型鈦合金，以美國開發(fā)的 α+β 型合金 Ti-6Al- 4V ELI 及 Ti-6-2-2-2-2S 為代表。Ti-6Al-4V ELI 為中 強(qiáng)損傷容限鈦合金，Ti-6-2-2-2-2S 為高強(qiáng)損傷容限鈦合金，在美國 F-22 戰(zhàn)斗機(jī)得到大量應(yīng)用。