航空發(fā)動機是飛機的心臟、動力源泉，決定飛機的性能、壽命和可靠性。于發(fā)動機而言，一個重要的性能指標(biāo)是推重比，也就是發(fā)動機產(chǎn)生的推力與其質(zhì)量之比。推重比的大幅提升，就會催生新一代的飛機誕生。早期噴氣發(fā)動機的推重比只有2-3，現(xiàn)在已能到達(dá)10。要提高推重比，給發(fā)動機減重是一個重要途徑。要讓發(fā)動機輕量化，就需要將原有的材料以更輕的材料所取代。不過，航空發(fā)動機的工作環(huán)境比較特殊，尤其高溫場景較多，可不是什么輕量化材料承受得了的。發(fā)動機的高溫段部分高壓壓氣機，工作溫度一般在500-600度，目前用的仍然是鎳基高溫合金。

 

鈦合金由于鈦自身極大的缺陷，突破600度的“熱障”，服役溫度達(dá)到更高，取代鎳基高溫合金，難度還是非常大的。且不說在600度以上高溫，目前研發(fā)的鈦合金的總體力學(xué)性能對于鎳基高溫合金并無多大優(yōu)勢。如果解決不了鈦火問題，高溫鈦合金在航發(fā)上難有更大作為。阻燃涂層是避免鈦火的一種方式。它是采用先進(jìn)的噴涂工藝在鈦合金零部件表面涂覆一層難以燃燒的材料，延緩和阻止燃燒的作用。不過，阻燃涂層存在脫落的危險，而且它也不能提高鈦合金的使用溫度。

 

對鈦合金表面合金化同樣也是一條路，通過擴散改變鈦合金表面基體的成份，在其表面形成一道阻燃層。但要從根本上解決鈦火問題，只有研制阻燃鈦合金。俄羅斯、美國、英國、中國均已開展研制出阻燃鈦合金。阻燃鈦合金主要是兩個體系：Ti-V-Cr系和 Ti-Cu 系。這兩個體系的阻燃機理并不相同。Ti-V-Cr 系阻燃機理是V和Cr的燃燒快速形成一層致密的保護(hù)膜，阻止氧的擴散，而且其燃燒物以氣相擴散，因此放熱小，再加上導(dǎo)熱比較好，熱量容易散開。而Ti-Cu 系阻燃機理則是合金中銅含量為 17%時，在 955-990 ℃形成共晶體，即出現(xiàn)液相而充當(dāng)潤滑劑，將干摩擦轉(zhuǎn)化為濕摩擦，有效減小摩擦功及加熱量；同時由于銅的溶解度隨溫度的提高而發(fā)生變化，在冷金屬和燃燒區(qū)之間的界面上形成富銅阻隔層，阻止燃燒繼續(xù)進(jìn)行。

 

俄羅斯以Ti-Cu共晶系為基礎(chǔ)，成功研制了 BTT-1和 BTT-3兩種阻燃合金。 美國研制了 Ti-V-Cr系阻燃鈦合金Alloy-C，現(xiàn)已成功應(yīng)用于F22的 F119-WP-100發(fā)動機的尾噴管和加力燃燒室上。 我國的阻燃鈦合金Ti40也采用的是Ti-V-Cr系。但是， Ti-V-Cr系A(chǔ)lloy-C 雖然具有優(yōu)良的阻燃特性，但是它需要添加較大量昂貴的V和Cr，使其成本較普通鈦合金高十倍以上，經(jīng)濟效益非常低。因此這個體系的阻燃鈦合金，即使克服了鈦火和高溫?zé)岱€(wěn)定性，相比于鎳基高溫合金也幾無優(yōu)勢，除非在不考慮經(jīng)濟效益，追求極致發(fā)動機的情況下。而Ti-Cu系成本相對較低，不過對應(yīng)力集中敏感，斷裂韌性低，熔煉性差。

 

此外，目前研發(fā)的阻燃鈦合金的機械加工很困難，同樣增加了加工成本。防止鈦火的方法還可以是對材料的選擇和發(fā)動機的設(shè)計。國外部分航空發(fā)動機部分高溫組件曾用過鈦合金，被替換成合金鈦或者鎳基高溫合金，或者鈦合金組件不成對出現(xiàn)，避免鈦合金之間摩擦。目前，國外民航適航性標(biāo)準(zhǔn)中嚴(yán)格規(guī)定了鈦合金零部件的使用條件。