多年以來(lái)，各類飛機(jī)元件制造商使用真空熔爐加工。20世紀(jì)70年代早期，主要發(fā)動(dòng)機(jī)制造商認(rèn)識(shí)到了真空處理的優(yōu)點(diǎn)并開(kāi)始采用熔爐裝備工廠，以對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)元件開(kāi)展熱處理和釬焊。不久之后，飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)修理基地也紛紛效仿。最終，機(jī)身制造商也加入這一潮流，以對(duì)原材料和釬焊成品進(jìn)行清潔的熱處理。
目前采用真空處理的元件范圍涉及簡(jiǎn)單的部件、飛機(jī)的大型機(jī)身部分及起落架組件。通常，這些較大的部件要求采用一種特殊設(shè)計(jì)的熔爐，以適應(yīng)其較大的尺寸和獨(dú)特的熱處理要求。
一萬(wàn)磅鋁鈦錠在2400°F下真空均質(zhì)處理24h今天，機(jī)身制造商的趨勢(shì)是增加使用復(fù)合材料和鈦合金。與鋁結(jié)構(gòu)相比，復(fù)合材料在由于疲勞造成的維護(hù)方面大幅減少。在分析加載和環(huán)境因素時(shí)，低維護(hù)、高強(qiáng)度的鈦再次勝過(guò)了鋁。
由于鈦的這些優(yōu)點(diǎn)，它現(xiàn)在約占到了新型波音787 Dreamliner總機(jī)身的15%。例如，波音787飛機(jī)中大多數(shù)可以進(jìn)行熱處理的鈦位于其起落架和結(jié)構(gòu)裝置(Ti5553)、地板結(jié)構(gòu)(Ti-6Al-4v)、擠壓件(Ti-6Al-4V)和駕駛艙(Ti-6Al-4V)之內(nèi)。
雖然Ti-6Al-4V一直是該工業(yè)使用最多的合金，但是，Ti5553 (Ti5Al-5V-5Mo-3Cr0)也正用于787飛機(jī)的重要關(guān)鍵飛行部件。與Ti-6Al-4V相比，Ti5553的硬度性能卓越，同時(shí)也具有較高的強(qiáng)度和斷裂韌度，以及優(yōu)良的高周期疲勞性能。這就是Ti5553鍛造件應(yīng)用于副翼軌道、塔門、側(cè)弦和起落架等加載位置的原因。
需要的規(guī)范
Solar Atmosphere正在通過(guò)開(kāi)展成功的熱處理和加工，以努力幫助推動(dòng)航天工業(yè)使用這些鈦合金。如果沒(méi)有正確的方法，就不能達(dá)到特定的關(guān)鍵冶金特性，部件會(huì)產(chǎn)生缺陷，成本也會(huì)上升。不幸的是，目前還不存在涵蓋所有必要的工藝和需要的最終結(jié)果的通用規(guī)范。只有涵蓋鍛造軋制產(chǎn)品(AMS4928Q)、鈦部件(AMS2901B)以及其他內(nèi)部程序(BAC5613)的各種規(guī)范。業(yè)界絕對(duì)需要快速制定真空熱處理的一種可接受的規(guī)范。
市售純（CP）鈦經(jīng)真空退火處理，以確保成型性能。
例如，Ti-6Al-4v涉及快速冷卻之后采取固溶處理――通常是用水淬火。但是，這樣通常會(huì)導(dǎo)致過(guò)度變形，對(duì)于航空工程師來(lái)說(shuō)，這是不可接受的。這種挑戰(zhàn)已經(jīng)導(dǎo)致了更新的合金Ti5553的擴(kuò)展使用，Ti5553可以控制冷卻，變形量小，允許設(shè)計(jì)為近凈成形。Ti5553的BASCA（?退火慢速冷卻時(shí)間）熱處理可以達(dá)到更佳的最終特性和變形控制。
建議的規(guī)范
Solar Atmosphere工程師的建議是在未來(lái)任何的鈦處理規(guī)范中解決以下問(wèn)題：
描述特殊材料或部件所需的適當(dāng)?shù)睦鋮s速度――無(wú)論是水、機(jī)油或惰性氣體，必須制定速率，以達(dá)到需要的特性，并減小變形。
概括最近提出的制備技術(shù)和新開(kāi)發(fā)的加工周期――目前的鈦規(guī)范假定的是后續(xù)熱處理會(huì)產(chǎn)生?態(tài)富氧層，但是，利用真空技術(shù)可以大幅降低這種狀態(tài)。
規(guī)定氫的最大允許PPM含量，以消除材料脆化的可能性和失效的風(fēng)險(xiǎn)――當(dāng)鈦合金接觸到通常在材料制造和加工期間（特別是較高溫度時(shí)）出現(xiàn)的富氫環(huán)境時(shí)，會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重問(wèn)題；高真空處理和升高溫度可將這種氫消除到百萬(wàn)分之個(gè)位數(shù)的含量。
承認(rèn)石墨可以用于真空處理的裝夾――采用石墨設(shè)備，工程師可以設(shè)計(jì)近凈成形元件。
確保記錄和報(bào)告工件與熱電偶的數(shù)值――目前的規(guī)范沒(méi)有對(duì)其進(jìn)行明確的定義和區(qū)別。
未來(lái)的成功
預(yù)計(jì)到2029年，全球的飛機(jī)數(shù)量將翻番。機(jī)身肯定會(huì)增加復(fù)合材料和鈦的使用。目前波音/空客使用的鈦是每年6000萬(wàn)磅，預(yù)計(jì)到2012年將增加到一億磅。為了適時(shí)滿足熱加工這種材料的不斷增長(zhǎng)的需求，飛機(jī)工業(yè)各領(lǐng)域的冶金學(xué)家成功制定鈦真空處理的通用規(guī)范十分重要。這種協(xié)作成果不僅可以增強(qiáng)這些材料在全球范圍的使用，而且也將提高軍用和商用航天工業(yè)的質(zhì)量和安全水平。