于是在作战飞机战斗机和高空高速侦察机等追求高空高速的年代,作战飞机迫切希望能将最大速度提高到三倍音速以上。这就需要突破飞机飞行的热障,那就必须寻找一种能够突破热障的新材料了。
苏联的米格-25飞机采用了简单粗暴的办法,那就是用不锈钢制造,虽然让它突破了三倍音速,但不锈钢太重了,影响飞机的推重比和机动性。美国的SR-71黑鸟高空侦察机选择了一种新型的金属——钛,然后制作出了钛合金。
这钛和钛合金,密度像铝/铝合金一样低,但却是非常坚硬而且耐高温。它的熔点高达1725℃,在加热到537℃时,它的强度仍然不会受到影响等。
钛这种金属早在1791年就被发现了,一开始它被当做一种稀有金属,但实际上它在地壳中的含量非常丰富。地壳中的元素含量排名前十位,依次是:氧(O)、硅(Si)、铝(Al)、铁(Fe)、钙(Ca)、钠(Na)、钾(K)、镁(Mg)、氢(H)、钛(Ti)。作为元素,钛在地壳中的含量排第十;作为金属,钛在地壳中的含量排第七。虽然它不如铝和铁的数量多,但是比其他常见的金属比如锰、铜、铬、镍、铅、锌等多多了。
但是钛和钛合金的价格至今仍然比较昂贵,因为它的冶炼和加工比较困难。
然后,钛合金和钢铁相比,还有密度比较小、强度大、没有磁性和耐腐蚀等优势。于是它在另一个军用领域——潜水特别是深潜方面派上了很大用场。世界比较先进的能下潜很深的潜艇还有深潜器无一例外大量使用了钛合金。
在冷战比较白热化的上世纪70-80年代,苏联就非常热衷于用钛合金建造核潜艇。关于这些核潜艇的型号名称,相信大家耳熟能详了。先是P级(661型)和阿尔法级(705型),它们以速度快而闻名;到了80年代有以下潜深而著称的M级685型(就一艘共青团员号)和S“塞拉“级(945型和945A型)等。
用钛合金建造的核潜艇性能非常优良,特别是在航速和潜深等方面。但是,这些核潜艇的造价和维护费用实在太昂贵了,消耗了大量苏联宝贵的经费预算。苏联解体后,俄罗斯无力维护如此庞大的核潜艇艇队。苏联时代建造的钛合金核潜艇大部分被拆解了,俄罗斯保留下来的苏联时期核潜艇大部分是用常规钢铁材料建造的了——比如阿库拉级。
除了作战用的钛合金核潜艇以外,深潜器也大量使用钛合金。而且在深潜的实践中,钛合金表现出了有意的性能——能下潜到深海一万米海沟的深潜器主体就是用钛合金建造的。
中国钛资源总量9.65亿吨,居世界之首,占世界探明储量的38.85%,主要集中在四川、云南、广东、广西及海南等地,随着科学技术的发展,钛和钛合金在我国也得到了非常广泛的应用。