第1章 飞机钛合金结构应用概述 1
1.1 钛合金在飞机结构中日益广泛的应用 1
1.1.1 钛合金的主要特点 1
1.1.2 钛合金在现代飞机结构中的应用 3
1.2 用于飞机制造的钛合金 4
1.2.1 钛合金的分类 4
1.2.2 α型钛合金 5
1.2.3 β型钛合金 6
1.2.4 （α+β）型钛合金 6
1.2.5 钛合金冶金质量 7
1.3 钛合金制造的工艺特点 7
1.3.1 钛合金锻造与挤压 7
1.3.2 钛合金的铸造 8
1.3.3 钛合金的激光成形 8
1.3.4 钛合金的钣金成形 9
1.3.5 钛合金的超塑成形／扩散连接 9
1.3.6 钛合金的焊接工艺 10
1.3.7 钛合金的化铣工艺 10
1.3.8 钛合金零件的表面强化 11
1.3.9 钛合金零件的热处理 11
1.3.10 钛合金的机械加工与装配 11
1.4 钛合金结构设计特点 12
1.4.1 钛合金结构减重设计 12
1.4.2 钛合金结构抗疲劳设计 13
1.4.3 钛合金结构腐蚀控制 14
1.4.4 钛合金结构成本控制 14
1.4.5 钛合金结构多约束设计 15
1.5 飞机钛合金结构设计选材 16
1.5.1 飞机结构设计选材的一般过程 16
1.5.2 选材的一般原则 17
1.5.3 选材判据 17
1.5.4 部分钛合金材料的应用特点 17
参考文献 20
第2章 钛合金传统结构设计与实例 22
2.1 引言 22
2.1.1 本章的主要内容 22
2.1.2 关于钛合金传统结构的设计选材 22
2.2 钛合金加强框、梁设计 24
2.2.1 典型机身加强框结构设计 25
2.2.2 钛合金梁类结构件设计 29
2.3 钛合金组合壁板结构设计 36
2.3.1 结构特点 36
2.3.2 设计基本要求 37
2.3.3 设计选材 37
2.3.4 蒙皮壁板与钣金框的厚度参数 37
2.3.5 蒙皮壁板结构设计 38
2.3.6 普通框的结构设计 39
2.3.7 试验验证 40
2.4 钛合金机械连接结构设计 41
2.4.1 铆接结构设计 41
2.4.2 螺接结构设计 42
2.5 小结 43
参考文献 43
第3章 钛合金焊接结构设计与评定 44
3.1 引言 44
3.1.1 钛合金焊接结构的意义 44
3.1.2 焊接结构静强度设计分析方法 46
3.2 钛合金焊接结构设计原则与方法 47
3.2.1 钛合金焊接结构的特点 47
3.2.2 焊接结构设计的基本要求 48
3.2.3 焊接结构设计的原则 49
3.2.4 焊接结构设计方法 50
3.3 钛合金焊接加强框、梁结构设计 52
3.4 钛合金焊接壁板结构设计 54
3.4.1 主承力钛合金焊接壁板结构设计 54
3.4.2 发动机舱焊接蒙皮壁板 59
3.5 设计中对接焊缝方向（形状）选取的分析 60
3.6 钛合金焊接结构疲劳特性评定方法 62
3.6.1 建立钛合金焊接结构疲劳特性评估方法的必要性 62
3.6.2 钛合金焊接结构疲劳特性评估的当量Kt法 63
3.6.3 钛合金焊接结构疲劳特性评估的三参数法 74
3.7 4种焊接工艺下钛合金的疲劳特性 76
3.7.1 4种焊接工艺钛合金疲劳特性研究方法 76
3.7.2 疲劳试验与结果 76
3.7.3 疲劳试验寿命的统计对比 77
3.7.4 4种焊接工艺当量Kt的对比 81
3.8 焊缝方向（形状）对钛合金焊接件疲劳特性的影响 83
3.8.1 对4种焊缝疲劳特性的研究方法 83
3.8.2 试验与结果 84
3.8.3 不同焊缝方向（形状）下疲劳试验寿命的对比 85
3.8.4 综合分析与基本结论 88
3.9 钛合金焊接件焊后表面强化工艺对寿命的影响 88
3.9.1 钛合金焊接件焊后表面强化对寿命影响的研究途径 88
3.9.2 考虑焊后表面处理工艺对寿命影响的方法 89
3.9.3 试验与结果 91
3.9.4 喷砂工艺对钛合金焊接件寿命影响的研究 92
3.9.5 喷丸工艺对钛合金焊接件寿命影响的研究 96
3.9.6 焊缝抛光对钛合金焊接件寿命影响的研究 97
3.9.7 综合分析与结论 98
参考文献 99
第4章 钛合金超塑成形／扩散连接结构设计与分析 102
4.1 超塑成形／扩散连接结构的设计原则与方法 102
4.1.1 超塑成形／扩散连接结构的特点 102
4.1.2 超塑成形／扩散连接结构的设计原则 103
4.1.3 钛合金超塑成形／扩散连接结构的设计方法 104
4.2 钛合金超塑成形／扩散连接口盖结构设计与应用 108
4.2.1 传统口盖结构特点 108
4.2.2 超塑成形／扩散连接口盖结构设计与应用 109
4.3 超塑成形／扩散连接壁板结构设计与分析 111
4.3.1 机体壁板结构的分类 111
4.3.2 超塑成形／扩散连接壁板结构设计与应用 112
4.4 超塑成形／扩散连接整体气动面结构设计与应用 114
4.4.1 气动面的结构特点 114
4.4.2 超塑成形／扩散连接整体气动面结构设计与应用 115
4.5 超塑成形／扩散连接框、梁结构设计与分析 117
4.5.1 框、梁的结构特点 117
4.5.2 超塑成形／扩散连接框、梁结构设计与应用 118
4.6 超塑成形／扩散连接的焊接结构设计与评定 120
4.6.1 超塑成形／扩散连接的焊接结构特点 120
4.6.2 熔焊工艺顺序对超塑成形／扩散连接的影响 121
参考文献 123
第5章 钛合金铸造结构件的设计与应用 124
5.1 钛合金铸件结构的设计原则与方法 124
5.1.1 钛合金铸件的结构特点 124
5.1.2 钛合金铸件结构的设计原则与方法 126
5.2 钛合金精密铸造薄壁结构件的设计与分析 127
5.3 大型钛合金精密铸造结构件的设计与分析 129
5.3.1 钛合金铸件大型整体化的作用 129
5.3.2 大型钛合金热等静压精密铸件的设计实例 129
5.4 钛合金热等静压／精密铸造／电子束焊接件的性能 133
参考文献 135
第6章 钛合金激光成形结构设计与应用 136
6.1 激光成形结构件的特点 136
6.1.1 钛合金结构传统制件的现状 136
6.1.2 钛合金激光成形的技术特点 137
6.1.3 激光成形TA15钛合金的基本性能 138
6.2 激光成形钛合金结构件的设计与特点分析 140
6.2.1 激光成形钛合金结构设计特点 140
6.2.2 激光成形钛合金结构所蕴含的设计基础问题 143
6.3 钛合金激光成形次承力结构件的设计与应用 144
6.3.1 钛合金激光成形角盒设计与应用 144
6.3.2 钛合金激光成形长桁（型材）设计与应用 145
6.4 激光成形主承力件设计与应用 146
6.4.1 钛合金激光成形支撑梁设计与应用 146
6.4.2 钛合金激光成形机翼根肋设计与应用 148
6.5 钛合金激光成形新结构简介 149
6.5.1 钛合金梯度复合结构 149
6.5.2 钛合金成形连接结构 151
6.5.3 钛合金成形修复结构 152
参考文献 154
第7章 钛合金层合结构设计与试验研究 155
7.1 钛合金层合结构件的特点 155
7.2 钛合金层合结构耐久性试验研究 157
7.2.1 引言 157
7.2.2 试验概况 157
7.2.3 试验结果与分析 159
7.2.4 结论 162
7.3 钛合金层合结构损伤容限特性试验研究 163
7.3.1 引言 163
7.3.2 试验概况 163
7.3.3 试验结果与分析 166
7.3.4 结论 169
7.4 钛合金典型层合结构概念设计 169
参考文献 172
第8章 钛合金零件的表面强化 173
8.1 引言 173
8.1.1 表面强化的作用与种类 173
8.1.2 表面强化工艺选取与增寿效益应用的技术途径 174
8.1.3 钛合金零件强化工艺的增寿效益试验研究技术途径 175
8.2 钛合金结构表面强化增寿效益的试验研究 175
8.2.1 TA15钛合金元件表面强化疲劳对比试验与分析 175
8.2.2 TC6钛合金零件表面强化疲劳试验对比 181
8.2.3 TC18钛合金耳片强化疲劳对比试验 183
8.3 钛合金焊接件表面强化 184
8.3.1 TA15与TC4焊接件表面强化（处理） 184
8.3.2 TC6焊接圆筒元件表面强化疲劳试验 186
参考文献 187
第9章 钛合金结构设计的工程应用 188
9.1 钛合金超塑成形／扩散连接口盖结构设计与应用 188
9.1.1 钛合金超塑成形／扩散连接口盖的结构特点 188
9.1.2 钛合金SPF/DB机身口盖结构设计与应用 189
9.2 钛合金超塑成形／扩散连接机身壁板设计与应用 194
9.2.1 钛合金超塑成形／扩散连接机身壁板的结构特点 194
9.2.2 钛合金超塑成形／扩散连接机身壁板设计与应用 195
9.3 钛合金超塑成形／扩散连接加强框设计与应用 198
9.3.1 钛合金超塑成形／扩散连接加强框的结构特点 198
9.3.2 TC4钛合金超塑成形／扩散连接加强框设计与应用 199
9.4 钛合金焊接加强框设计与应用 202
9.4.1 钛合金焊接加强框的结构特点 202
9.4.2 钛合金焊接加强框的设计 202
9.5 钛合金焊接加筋壁板设计与应用 211
9.5.1 钛合金焊接加筋壁板的结构特点 211
9.5.2 钛合金焊接加筋壁板的结构设计 212
参考文献 215