钛具有十分优异的性能，因而得到了广泛应用。其应用领域主要有：航空航天、舰船制造、化工石化、交通运输、兵器、海洋、电力、建筑、冶金、医疗、运动器械、生活用品和轻工业等。美国和俄罗斯的大部分钛加工材是应用在航空航天领域，约占80％左右，与之相反的是，日本和中国则是将80％应用于化工、一般民用工业及民生用品领域[22]。从世界用钛的需求来看，2005年的结构比例是：宇航占35％，军用占12％，工业占38％，民用和其他占15％。

1.钛在航空航天上的应用

1．1航空工业 航空工业是研制和应用钛及钛合金最早, 的部门，飞机和发动机如果没有钛，实际上就不可能制造出Ma2.7的超音速飞机。20世纪60年代以后，钛合金在发动机上的用量逐渐增加，主要用于风扇叶片、压气机叶片、盘、轴和机匣。钛合金在飞机结构中主要用于骨架、蒙皮、机身隔框、起落架、防火壁、机翼、尾翼、纵梁、舱盖、倍加器、龙骨、速动制动闸、停机装置、紧固件、前机轮、拱形架、襟翼滑轨、复板、路标灯和信号板等。

多年来，为了满足高性能航空发动机的需求，各国十分重视高温钛合金的研发，先后研制出了在350~600℃使用的高温钛合金[23-25]。如，欧美有Ti64，Ti6242，Ti811，Till00，IMl679，IMl685，IMl829，IMl834等，俄罗斯有BT6，BT3-1，BT8，B39，BTl8(BTl8y)，BT25(BT25y)，BT8M．BT81，BT8M-1，BT36等，中国有TC7，TC11，ZTC3，Ti-53311S，Ti-55，Ti-60，Ti-600等。20世纪80年代以后，欧美设计的各种先进军用战斗机和轰炸机中钛合金用量已经稳定在20％以上。美国F-14，F-15，F-18，F-117，B-1，B-2，F-22军用飞机的用钛比例分别为24％，27％，13％，25％，22％，26％，42％，其中1架F-15军机用钛达30 t(最终制品约5t) [26，27]。60年代中期美国研制成功的YF-12A／SR-71侦察机，用钛量达95％，可以称为“全钛飞机”。

以波音和空客为代表的民用客机和大型运输机中，也大量使用了钛合金。一架波音747，767，777，777ER，787飞机用钛量分别是45，50，59，68，91t。这些数字很好地诠释了钛作为“太空金属”的含义[28]。波音777是波音飞机的典型代表，于90年代研制成功，广泛采用了80年代中期以来开发的新材料，其中共用了5种钛合金：Til023，Ti64ELI，Ti15-3，B21S和Ti-6242。钛合金用量占飞机总重的9％。A380是空中客车公司设计生产的世界最大的客机，于2005年10月29日在德国法兰克福顺利完成全球首次机场兼容性认证测试。A380在设计时便考虑到与目前机场设施的兼容性，其起飞与降落距离均短于目前世界主要巨型客机。该机用钛量约为60t，占总重量的10％。图1是波音777和A380客机钛材使用部位示意图[29，30]。

中国政府于2007年3月做出大飞机项目立项的决定，并于2008年5月11日在上海成立了中国商用飞机有限公司。整个项目将投入500~600亿元，主要用于大型运输机、大型客机和发动机的研制和生产。大飞机确定的国产化率目标是30％，目标市场是立足国内，面向国际，在竞争力上全面超越目前市场上的主流机型空客A320和波音B737。

根据国际大型飞机的用钛情况，有专家预测新飞机用钛量应在10％~15％左右。

1．2航天工业 钛在航天工业中应用也做到了减轻发射重量、增加射程、节省费用，是航天工业的热门材料。在火箭、导弹和航天工业中可用作压力容器、燃料贮箱、火箭发动机壳体、火箭喷嘴套管、人造卫星外壳、载人宇宙飞船船舱(蒙皮及结构骨架)、起落架、登月舱、推进系统等。航天用钛除了工业纯钛、Ti64(ELI)、Ti-5A1-2.5Sn(ELI) 外，还使用了Ti-7A1-4Mo，Ti-3A1-2.5V，Ti-13V-11Cr-3A1，Ti-15V-3Cr-3Sn-3A1及Ti／B-A1复合材料[31]。成功的应用实例有：(1)贮存压缩气体的压力容器。“徘徊者”卫星和助推器共用了14个钛容器，共减轻重量272kg。(2)贮存液体推进剂的压力容器。“阿波罗”飞船上使用了50个左右的压力容器，有85％是钛制的。大力神Ⅲ过渡级发动机，改用钛合金推进剂贮箱后重量减轻35％。(3)固体燃料火箭发动机壳体。“民兵”洲际导弹第二级火箭发动机采用了Ti64合金重量减轻30％~40％。(4)液体燃料火箭发动机壳体。“阿波罗”登月舱下降发动机燃烧室的承压壳是由Ti64合金制成。(5)钛合金还广泛用于各种结构件。“水星”号宇宙飞船的压力舱主要为钛材，占座舱重量的80％。“双子星座”号宇宙飞船所用钛合金牌号有7种，使用钛件570kg，占结构重量的84％。“阿波罗”号宇宙飞船的托架、夹具和紧固件均用钛制成，共使用68 t钛材[32]。

2.钛在舰船制造上的应用

钛及钛合金广泛应用于核潜艇、深潜器、原子能破冰船、水翼船、气垫船、扫雷艇，以及螺旋桨推进器、鞭状天线、海水管路、冷凝器、热交换器、声学装置、消防设备上，主要合金有工业纯钛、Ti64，Ti64ELI，Ti-15Al-2Nb-1Ta-0.8Mo，Ti-3A1-2.5V，ΠT-3B，ΠT-7M等。

2．1 核潜艇 俄罗斯在建造钛合金核潜艇研究和制造技术上，处于国际领先地位，也是用钛合金最先建造耐压壳体的国家。高峰时期，潜艇用钛合金厚板和管材的年产量曾达万吨，占钛合金加工材年产量的30％～50％。从20世纪60年代起，俄罗斯研制的核潜艇已有4代，世界第一艘K162号全钛核潜艇于1968年12月下水，己运行了30多年，到过各大洋和海域，经受了不同载荷和环境考核，从未出现过任何事故。俄罗斯于1970年建造第一艘“ALFA”级核潜艇，70~80年代又相继造了6艘，每艘用钛约3000t[33]，最大下潜深度914 m，即轻又快，机动性能良好。钛在船舶上使用的典型例子是俄罗斯台风级核潜艇(图2)，它拥有钛金属制造的外壳，因军事需要，采用双壳结构，其双层外壳共用钛9000 t，使其具有了无磁性、下潜深、航速快、噪音小、维修次数少等优点。艇长172.8m，最大宽度23.3m，高度42.7m，水上排水量23200 t，下潜排水量33800 t，潜行速度为每小时50km，最大下潜深度500m，持续潜航时间达到120d。该艇于1977年开工建造，1981年服役，在俄罗斯军事防御工程中具有举足轻重的地位。

2．2全钛船 1985年，日本东邦钛公司与藤新造船所共同建造了“摩利支天II号”全钛制快艇，一段时间内在美国很畅销。1997年，日生工业公司制造的“泰坦快速号”快艇下水就航，船长约12m，船体形状是漂亮的三次元曲线，可最大减少航行阻力。江藤造船所分别于1998年和1999年制造了“第二朝日丸”和“昭丸”号两艘全钛船，优点是质量轻、速度快、发动机小、燃料费用少、二氧化碳排量少、不需要表面涂层、附着物易清理等，缺点是材料成本高、加工制造技术难度大、保护要求严。试船的结果显示船速稳定性振动和噪声等性能都很好。

2．3深潜器、救援艇，及其他舰船 美国、日本、法国先后都建造深潜器，采用钛和钛合金制造耐压壳体。其中，Ti-6A1-2Nb-1Ta-0.8Mo合金用于制造美国Aivin号、Sea—Cliff号深潜器的壳体；Ti-6A1-4V ELI合金用于法国SM97号、美国Aivin号的浮力球、日本“深海2000”号、美国海军深海救援艇(DSRV)的壳体、浮力球等[34]。

其他应用还有：俄罗斯原子动力破冰船上使用的钛制蒸汽发动机、热交换器，比不锈钢制品的使用寿命延长数十倍。钛合金声纳导流罩应用于库尔斯克号核潜艇、“明斯克”航母、“基辅”号航母，以及我国购置的K877艇、K636艇、956舰上。各种舰船上钛合金螺旋桨的使用寿命超过铜合金桨的5倍以上。钛合金制各种泵、阀、管的使用寿命远远大于铜或不锈钢制品[35]。

3．钛在化学工业上的应用

钛材在化学和石化工业中应用，有电解槽(电极)、反应器、浓缩器、分离器、热交换器、冷却器、吸收塔、连接配管、配件(法兰盘、螺栓、螺母)垫圈、泵、阀等。化学工业用钛量最大行业是氯碱制造，占总用钛量的50％，从其次是纯碱占20％，塑料占17％，有机化工占10％，无机化工占3％。在用钛的各种化工设备中换热器最多，占钛材用量的52％，其次为阳极占24％、容器、管和泵阀占19％，其他占有5％。下面以热交换器、钛金属阳极、湿氯气冷却器为例，说明钛制设备的优点[32]。

热交换器：传热效率高，重量轻，使用周期长，结疤速度慢，清洗时间短，寿命长，可使用25年。钛阳极：使用寿命延长20倍以上，生产能力增加1倍，提高烧碱质量和氯气纯度，可以节电15％，节汽5％，减少维修工作量和改善劳动条件。湿氯气冷却器：钛在高温湿氯气的环境下极耐腐蚀，腐蚀率为0．0025 mm·a-1。使用钛冷却器，能缩短冷却和干燥工艺过程，降低氯气损失，减少环境污染，并为压缩气体稳定操作和达到高度干燥创造了条件。

湖南省湘澧盐矿将钛材应用于罐体、换热器、蒸发器、管道、泵、叶轮等方面，实现了“三个降低、三个提高”，即单位产品能耗下降79％，设备维修费用减少90％，维修时间减少75％；产品的质量、产量和企业效益大幅度提高[32]。

4.钛在运输车辆上的应用

4．1 汽车 钛在汽车上应用很广泛(图3)，主要有：连杆、曲轴、挡圈、气门、进气阀、排气阀、制动压力管道密封圈、轮圈螺杆、转向齿条和小齿轮、弹簧、消音器、排气装置、车轮的衬套及轴承、各种半轴、紧固件等。汽车产品采用钛合金制造零部件的最突出的优点是：减轻质量、延长使用寿命、提高可靠性、节省燃油、不含铅钴等有害金属、耐腐蚀、抗高温能力大大提高[36,37]。

钛在汽车上的应用始于20世纪50年代，即钛工业刚刚诞生不久。1956年，美国通用汽车公司装配了展览用“火鸟Ⅱ号”全钛车身，从此拉开了汽车用钛的序幕。日本从60年代开始在日产汽车R382使用钛部件。1992年，在第29届国际汽车展览会(东京)上展出了日本制造的钛制车身和发动机。1996年，根据美国Timet公司开发的钛汽车排气系统，克莱斯勒和通用公司制造出了钛排气系统样机。近年来，随着汽车节能与环保标准的提高，钛在汽车上的应用逐渐成为材料界与汽车界共同关注的话题，这也是近年来钛的应用增长最快的领域[38]。

近年来，美国、欧洲、日本都已制定了未来汽车的发展规划。美国自1993年开始制定并实施“PNGV(Partnership for a New Generation of Vehicles)计划”，美国众多名牌大学、科研机构乃至用于军事、航天的若干实验部门汇同美国的三大汽车公司(克莱勒斯、福特、通用)结成联盟，大力加强新一代汽车的研究。计划对未来汽车在燃料利用率、承载能力、维修性和再利用性等方面提出了新的, 要求，明确提出了在未来20年内，家用汽车要减重40％的减重目标[39]。类似的计划还有欧洲的“明日汽车计划”、日本的“高效清洁能源汽车开发计划”，中国政府也有相应的汽车行业振兴规划。毫无疑问，钛将作为实现新型汽车计划最重要的候选材料走人人们的视野。

4．2摩托车 钛在摩托车上主要用于排气管、消音器、套筒、悬挂弹簧、链轮、传动链条及螺钉等。日本本田公司的摩托车用钛零件研究始于1955年赛车发动机使用的Ti-4A1-4Mn吸排气阀。1962年对RCll2赛车用钛制连杆、阀弹簧护筒、挺杆、凸轮传动件等进行了已经，但一部分没有达到实用。1987年Ti-15A1-4V发动机连杆最先用于VFR750R型普通二轮摩托车上。1997年钛制消音器首次出现在售后服务市场上，此后各种钛制零部件就被广泛的应用到摩托车上[40]，见图4。普通摩托车车体部件的排气管和消音器是车体的大型构件，材料使用量多，与发动机零件相比，更要求低成本化。据《中国有色金属报》报道，2008年，美国推出一款名为Ecosse的摩托车，是世界首台采用全钛车架的摩托车，车身仅重440磅。这辆豪华摩托车的售价为27.5万美元。

4．3 自行车 钛最早于80年代中期开始在自行车上应用，车架主要由工业纯钛、Ti-6Al-4V、Ti-3A1-2.5V合金管材加工而成。美国Litespeed公司生产钛车架平均重量为1.5 kg。意大利Campagnolo公司利用钛及钛合金制造竞赛用自行车的多种零部件，包括：封装变速机用销、左旋螺母、无销曲柄轴、前后轮毂轴、左右脚蹬轴等。图5是日本Panasonic公司生产的钛自行车。近年来，钛自行车在我国取得了很快的发展。2004年“捷安特杯”全国自行车BMX冠军赛上所使用的钛合金自行车，可以承受从几米高的地方摔下的冲力。我国是一个自行车的王国，年产量为5000万辆。随着钛技术的进步和钛材成本的降低，钛在自行车上的应用将有广阔的市场。

5.钛在建筑上的应用

5．1建筑装饰 建筑用钛有近40年的历史，在几百例建筑中得以应用。目前，日本、美国、中国、英国、苏格兰、法国、德国、西班牙、荷兰、比利时、瑞士、瑞典、加拿大、秘鲁、新加坡和埃及等均有建筑物使用了钛。钛作为装饰材料主要有以下几个特点：(1)轻量、强度好且不易生锈；(2)可根据需要调整和控制色彩；(3)与其他材料极易相配，重点使用可提高附加值[41]。

日本于1973年建筑了世界首例钛屋顶(Hayasuihime神庙)，其后在日本真光明教堂神殿屋顶上用钛量达90～120t[42]。1986~2003年，在583个项目上用钛总量为2163t(其中298项为屋顶，用钛1413.6t；127项为幕墙，用钛627.8 t) [43]。目前，日本国内建材用钛每年约200 t左右。新日铁公司以其卓越的冷轧、表面处理技术为基础，生产质量高、设计别具匠心的钛建材。

美国Timet为了推动钛在建筑领域应用的进程，不仅能提供各种各样的产品，而且还提出了100年的质量保证。Timet于1997年10月为西班牙毕尔巴鄂·古根海姆(Bilbao Guggenheim)博物馆的外壁提供外装饰钛板80t，成为欧美建筑用钛的先驱。法国阿布扎比机场屋顶选用了钛，结构用钛量将达800t，该机场是世界上第一个机场用钛作为建筑物结构材料的应用范例。纽约Conde Nasta公司大楼的咖啡馆的内装也使用了5 t左右的钛材。

中国的杭州大剧院坐落在钱江新城南端，总占地面积10万m2，后屋盖金属幕墙采用了钛金属板，使用工业纯钛板6000余块，重160 t，成为国内第一家大型建筑用钛最多的工程。国家大剧院总建筑面积21.75万m2，中心建筑为独特的壳体造型，壳体表面由18398块钛金属板和1226块超白玻璃巧妙拼接而成(图6)。钛包层总面积为36000 m[2]，使用钛材60 t。这两个工程的建成大大推动了钛在我国建筑业的应用[32]。

5．2海洋建筑海洋建筑面临的主要问题是海水腐蚀，钛材由于具有优越的耐腐蚀性能成为海洋建筑的首选材料，日本在海洋用钛方面成绩显著。东京湾横跨道路桥的12座桥桩采用了钛包覆钢板，是最早利用钛进行防腐蚀处理的应用实例，用钛量达80 t。该工程于1993年完工，13年后的2006年对桥桩的腐蚀情况进行了检查，发现和竣工时几乎没有变化，充分说明了钛在海洋建筑中防腐效果非常优异，见图7[3]。钛在海洋建筑中的使用实例还有：日本梦舞大桥浮桥、神户机场联络桥、广岛高速公路猿猴川桥梁等，用钛量分别为36，30，22 t。

6.钛在其他方面的应用

如今，钛已被广泛应用于生活的方方面面，并将在很大程度上改变我们的生活[44-49]。

兵器工业中，钛被应用于：坦克、战车、导弹、大小炮体、机枪、喷火器、头盔、防弹衣、防爆手套等。

冶金工业中，钛被应用于：耐腐蚀容器、电解槽、反应器、浓缩器、分离器、热交换器、冷却器、各种泵和阀、涡轮叶片、连接配管、配件等。

海洋工程中，钛被用于：海水淡化、海洋石油钻探、海洋热能转换电站。

运动器械方面，钛被用于：高尔夫球杆、球头、网球拍、击剑保护面罩、宝剑、短跑鞋钉、登山工具、滑雪板、滑雪鞋、滑雪杖、冰刀、潜水衣、钓具、帐篷杆等。

生活用品方面，钛被用于：眼镜架、手表、电脑、照相机、游戏机、手机、天线、乐器、厨房用具、工艺品等。

医疗器械方面，钛被用于：头颅骨、心脏盒、起搏器、人工关节、牙弓丝、血管支架、假肢、骨髓针、医疗工具、光催化剂等。