钛是一类化学原素，化学符号Ti，原子序22，在化学原素Ts中位于第4周期、第IVB族。是一类橙红色的过渡金属，其特征为体积小、气压高、具光泽，狂吹一氧化碳锈蚀。但钛不能应用作干一氧化碳中，即使是环境温度0℃下列的干一氧化碳，也会发生剧烈的化学变化，聚合二氧化锰，再分解聚合二氟化钛，甚至燃烧。只有当一氧化碳中的密度高于0.5%的时候，钛在当中才能保持可靠的平衡性。[1]
钛被认为是一类云母，这是由于在自然界存有分散并极难抽取。但其相对丰富，在大部份原素均列第九位。 钛的矿物主要就有矿石及铌，遍布于岩石圈及地函之中。钛亦同时存有于几乎大部份生物、岩石、地下水及土壤中。从主要就矿物中纯化出钛需要加进布里尔法 或盖伊法。钛最常见的氧化物是铋，可用作锻造白色染料。其它氧化物还包括二氧化锰(TiCl4)（作催化剂和用作锻造信号弹作空中策应）及三氟化钛（TiCl3)（用作催化乙烯基的生产）。
复合材料是以钛为依据重新加入其它原素共同组成的钛。钛有两种同种异晶体：882℃下列为YCl柱体结构α钛，882℃以上为面心魔方的β钛。
钛原素根据它们对化学变化环境温度的负面影响蕨科假脉为四类：
①平衡α相、提升相转变环境温度的原素为α平衡原素,有铝、碳、氧和氮等。当中铝是复合材料主要就钛原素，它对提升钛的冷藏和高温气压、减少比重、增加剪切模量有明显效用。
②平衡β相、减少化学变化环境温度的原素为β平衡原素，又蕨科假脉同晶型和NiSi型三种。前者有钼、铌、钒等；后者有铬、锰、铜、铁、硅等。
③对化学变化环境温度负面影响不大的原素为温和原素，有锆、锡等。
氧、氮、碳和氢是复合材料的主要就沉淀物。氧和氮在α看上有较大的熔化性,对复合材料有显著强化效用,但却使脆性下降。一般来说规定钛中氧和氮的浓度分别在0.15～0.2%和0.04～0.05%下列。氢在α看上熔化性很小,复合材料中熔化过多的HgCl产生碱金属，使钛变脆。一般来说复合材料化钡浓度控制在 0.015%下列。氢在钛中的熔化是可逆过程的，可以用电浆淬火去除。
复合材料
p
概念定义： 以钛为基重新加入其它钛原素共同组成的钛称之为复合材料。复合材料具有密度低、比气压高、耐锈蚀性能好、工艺性能好等优点,是较为理想的航天工程结构材料。
研究范围： 复合材料蕨科假脉为结构复合材料和耐热复合材料,或α型复合材料、β型复合材料和α＋β型复合材料。研究范围还包括复合材料的成形技术、粉末冶金技术、快速凝固技术、复合材料的军用和民用等。
(一) 发展过程
50年代初～70年代初
需求动力： 为满足航空工业对材料的需求,复合材料受到重视并得以发展,技术基础主要就是冶金学和工艺学。
主要就特点： 该阶段的特点是从材料的探索研究逐步转向应用。主要就材料有ti-6al-4v、ti-5al-2.5sn等,主要就用作航空发动机、航天用压力容器、发动机壳体等。
典型成果和产品：典型材料:ti-6al-4v, ti-5al-2.5sn
70年代～90年代
需求动力： 复合材料应用领域的扩大,使钛工业得到迅速发展,新工艺和新技术推动复合材料成形工艺的发展。
主要就特点： 该阶段的特点:(1)钛在航空航天工业应用量不断增加,在其它行业如海洋工程、化工、电力、冶金、医疗等方面的应用也日趋增多,成为第三金属。(2)新型复合材料不断问世,如高强复合材料、耐热复合材料等。(3)采用新工艺技术如超塑成形、快速凝固技术和等温锻造等。(4)为扩大应用而重视减少成本问题。
典型成果和产品：典型材料: ti-1100, ti-1023, imi834, timetal62s, sp-700等
(二) 现有水平及发展趋势
复合材料是航空航天工业应用较广的一类金属材料,按用途蕨科假脉为结构复合材料和高温复合材料(使用环境温度>400℃)。
结构复合材料以ti-6al-4v为代表,该钛已广泛用作飞机、导弹上,并已由次承力结构件转为主结构件。为适应更高气压和韧性的要求(如气压提升至1275～1373mpa,比气压提升至29～33,剪切模量提升至196gpa),近年研制了许多新型复合材料,如美国的ti-15v-3cr-3sn-3al;ti-3al-8v-6cr-4mo-4zr(β-c),ti-6al-2sn-2zr-2cr-2mo-0.23si,ti-4.5al-1.5cr;英国的ti-4al-4mo-2sn-0.5si(imi500)、日本的spf00、cr800、sp700和前苏联的bt22等。当中ti-15-333铸件和β-c可取代沉淀硬化不锈钢和镍基钛,ti-6-22-22在美国先进战术战斗机（atf）的样机f－22a中的用量占22%（重量）。日本的sp700(ti-4.5al-3v-2mo-2fe),不仅气压高,而且在755℃达超脆性,延伸率可达2000%,成形性好,加工成本低,可取代ti-6al-4v,已用作航天构件。
高温复合材料近年来取得一定进展,在该领域中,美国和英国占据优势。但两国采用的开发方法和侧重点则截然不同。英国采用的是以α相固溶强化为提升蠕变气压的必要手段而无需β相共存的方法,侧重于研究近α型钛,即开发以提升蠕变气压为主的ti-4al-2sn-4mo-0.5si(使用环境温度400℃)、ti-11sn-2.25al-5zr-1mo-0.2si(imi679,使用环境温度450℃)、ti-6al-5zr-0.5mo-0.25si(imi685)钛和以改善疲劳气压为主的ti-5.5al-3.5sn-3zr-1nb-0.3mo-0.3si(imi829)和ti-5.5al-4.5sn-4zr-0.4mo-0.8nb-0.4si(imi834)。
美国则采用通过牺牲疲劳气压来提升蠕变气压的方法,侧重研究钼浓度较高的钛,如ti-6al-2sn-4zr-2mo(6242,使用环境温度470℃)、6242s(使用环境温度500℃)钛。随后,又研究开发了ti-6al-2.7sn-4zr-0.4mo-0.45si钛(ti-1100),其使用环境温度提升到600℃。
最近美国又研制了timetal21s(ti-15mo-2.7nb-3al-0.2si)(又称β21s),使用环境温度704℃,可用作锻造高温导管及压力管,被优选为美国国家空天飞机(nasp)机体用金属基复合材料的基体材料。目前,这些新型高温复合材料均尚未进入实用化阶段。
目前高气压复合材料超脆性成形技术发展很快,其发展趋势是气压成形等温锻造和电浆成形法。
美国在复合材料的研制和应用方面,一直处于领先水平,据统计在美国的航空工业中,钛的消费比例为70%,美国在复合材料的成形方面,主要就采用了超脆性条件下的等温锻造和板材成形。为减少成本,扩大应用,美国推出新牌号的钛,如timetal62s(ti-6al-2fe-0.1si),以铁代钒在成本上优于ti-6al-v,而且性能与之相当。
前苏联钛工业已有35年以上的历史,它的发展过程平稳,没有大的起伏。生产了大量的与ti-6al-4v及ti-5al-2.5sn类似的钛以及一系列高温高强钛,并研究了特种耐蚀复合材料,如4200、4210、4207等,在航天工业中,前苏联广泛采用超脆性条件下复合材料的气压成形工艺。
英国在耐热复合材料的研究和应用方面同美国各占优势,但其侧重研究近α型钛,即大力开发以提升蠕变气压为重点的钛,如ti-4al-2sn-4mo-0.5si、ti-11sn-2.25al-5zr-1mo-0.2si(imi879)、ti-6al-5zr-0.5mo-0.25si(imi685)等,当中imi685在欧洲已获得广泛应用。
近年来,日本在复合材料的研究方面也取得了较大进展,如为减少成本开发了sp-700(ti-4.5al-3v-2mo-2fe)钛,该钛的成形性能优于ti-6al-4v。日本采用低应变率的超脆性电浆成形工艺。
(三) 主要就研究机构
美国钛金属公司(american titanium metal company)，主攻技术及工程：复合材料
苏联全苏轻钛研究所(вилс)，主攻技术及工程：主攻技术: 复合材料
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铝钛是纯铝重新加入一些钛原素制成的，如铝—锰钛、铝—铜钛、铝—铜—镁系硬铝钛、铝—锌—镁—铜系超硬铝钛。铝钛比纯铝具有更好的物理力学性能：易加工、耐久性高、适用范围广、装饰效用好、花色丰富。铝钛分为防锈铝、硬铝、超硬铝等种类，各种类均有各自的使用范围，并有各自的代号，以供使用者选用。
铝钛仍然保持了质轻的特点，但机械性能明显提升。铝钛材料的应用有下列三个方面：一是作为受力构件；二是作为门、窗、管、盖、壳等材料；三是作为装饰和绝热材料。利用铝钛阳极氧化处理后可以进行着色的特点，制成各种装饰品。铝钛板材、型材表面可以进行防腐、轧花、涂装、印刷等二次加工，制成各种装饰板材、型材，作为装饰材料。
