鈦合金素有“航空金屬”之稱，因其具備的高強(qiáng)度、低密度、機(jī)械性能優(yōu)良、韌性和耐腐蝕性能好等特點(diǎn)，被主要應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域，是制造航空發(fā)動(dòng)機(jī)、火箭和導(dǎo)彈的重要結(jié)構(gòu)材料。其次，隨著鈦合金種類的增多和用途的延伸、擴(kuò)展，其也被用于刀具和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。

鈦元素于1791年被英國化學(xué)家格雷戈?duì)枺℅regor R W，圖1）在鈦鐵礦和金紅石中發(fā)現(xiàn)，但沒有對這種元素進(jìn)行命名。1795年，德國化學(xué)家克拉普羅特（Klaproth M H，圖2。）用古希臘神話中巨人泰坦 “Titans”的名字為新元素起名叫“Titanium”，中文即“鈦”。然而，2人發(fā)現(xiàn)的鈦是氧化物。真正的金屬鈦是由美國化學(xué)家亨特（Hunter M A，圖3）在1910年制成，其純度達(dá)到99.9%。

雖然鈦金屬很早就被人類發(fā)現(xiàn)，但真正對其性質(zhì)進(jìn)行研究并開始應(yīng)用的時(shí)間卻是在鈦金屬被發(fā)現(xiàn)之后的一百六十多年。世界上第1種被研制成功的實(shí)用鈦合金是1954年美國開發(fā)的鈦鋁釩合金（Ti-6Al-4V），該類鈦合金的用量占到全部鈦合金用量的2/3（圖4）。在此基礎(chǔ)之上，之后世界上先后出現(xiàn)了許多此類型鈦合金的改型，因此，Ti-6Al-4V也被稱為“王牌鈦合金”。1954年，美國首次在F-86戰(zhàn)斗轟炸機(jī)上使用鈦合金材料制作后機(jī)身隔熱板、導(dǎo)風(fēng)罩、機(jī)尾罩等非承力構(gòu)件。之后，鈦合金在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用更加廣泛，并且受到世界各國的關(guān)注。

我國航空鈦合金研究創(chuàng)始人

實(shí)驗(yàn)證明，鈦合金某一溫度區(qū)間（300～600℃）的比強(qiáng)度要優(yōu)于鋼和鋁合金，因此，鈦合金的出現(xiàn)為飛機(jī)克服熱障礙帶來了新的希望。

隨著美國在F-86戰(zhàn)斗機(jī)上最早應(yīng)用鈦合金之后，鈦合金在航空領(lǐng)域的應(yīng)用就變得越加廣泛，通常用鈦合金來制造飛機(jī)結(jié)構(gòu)的隔框、蒙皮、翼梁，航空發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇葉片和盤等。之后，美國軍方F系列戰(zhàn)斗機(jī)均采用數(shù)量不等的鈦合金，用量也越來越大。

我國鈦合金在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用與一位科學(xué)家的貢獻(xiàn)密不可分，他就是我國著名材料學(xué)家、新中國航空材料之父——顏鳴皋（圖5）。

1920年6月12日，顏鳴皋出生于河北定興，在重慶中央大學(xué)機(jī)械工程系畢業(yè)后（圖6），于1942年就職于國民政府的中央工業(yè)試驗(yàn)所。1945年，顏鳴皋獲得赴美留學(xué)的機(jī)會(huì)，進(jìn)入耶魯大學(xué)攻讀物理冶金專業(yè)并獲得工學(xué)博士學(xué)位。

1950年，已經(jīng)在美國紐約大學(xué)工學(xué)院擔(dān)任副研究員的顏鳴皋決定回到百廢待興的祖國，貢獻(xiàn)一己之力。但是，當(dāng)時(shí)包過顏鳴皋在內(nèi)的一大批學(xué)有所成甚至已經(jīng)是某一領(lǐng)域知名學(xué)者的科學(xué)家被美國政府無端阻撓，不能及時(shí)實(shí)現(xiàn)報(bào)國愿望。顏鳴皋甚至被送到紐約外圍的一個(gè)小島上隔離。經(jīng)過多方的不懈努力，1951年初，顏鳴皋終于獲得人身自由，經(jīng)香港回到新中國的懷抱。

回國后，顏鳴皋被分配到北京理工大學(xué)的前身——北京工學(xué)院，擔(dān)任系主任。1957年，顏鳴皋又被調(diào)入北京航空材料研究所（即現(xiàn)在的中航工業(yè)航材院），在他的組織和帶領(lǐng)下，組建了我國第一個(gè)航空鈦合金研究室，顏鳴皋任研究室主任。

在此之前，顏鳴皋在紐約大學(xué)任職期間就曾組建過鈦合金實(shí)驗(yàn)室。顏鳴皋接受過美國軍方的委托課題，對鈦-碳和鈦-氮平衡相圖進(jìn)行研究，當(dāng)時(shí)世界上并沒有任何專家和科研團(tuán)隊(duì)對此進(jìn)行過研究。經(jīng)過一段時(shí)間的努力，顏鳴皋所帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)終于在鈦合金相圖和加工織構(gòu)的研究方面取得了驚人的突破。在北京工學(xué)院擔(dān)任系主任的時(shí)候，顏鳴皋參與編寫了《1956-1967年國家科學(xué)技術(shù)發(fā)展遠(yuǎn)景規(guī)劃綱要》，其中“關(guān)于開展鈦合金研究”就是有顏鳴皋提出，這也開創(chuàng)了我國鈦合金的研究的先河。

顏鳴皋憑借上述對鈦合金的研究經(jīng)驗(yàn)，在組建航材院航空鈦合金研究室的過程中沒有遇到太大的困難，開局比較順利。顏鳴皋率領(lǐng)一批朝氣蓬勃的科研人員和年輕才俊于1958年成功制備出我國第1個(gè)鈦合金鑄錠，標(biāo)志著我國終于實(shí)現(xiàn)了鈦合金國產(chǎn)化。在此過程中，顏鳴皋培養(yǎng)出我國第一批優(yōu)秀的鈦合金研究人員（圖7）。

畢生獻(xiàn)給我國航空材料事業(yè)

顏鳴皋是我國材料科學(xué)的先驅(qū)之一，除鈦合金外，他一直致力于我國材料科學(xué)的研究和航空材料體系的建設(shè)，直至生命的最后。20世紀(jì)60年代以后，我國急需在航空武器裝備及材料上取得突破，以應(yīng)對日漸復(fù)雜的國際環(huán)境。因此，相關(guān)任務(wù)也順利成章地落到了顏鳴皋的身上，他主持和指導(dǎo)了一批重要的新材料和關(guān)鍵部件、裝備的研制及生產(chǎn)，豐富和發(fā)展了合金材料科學(xué)理論。

20世紀(jì)60年代，歐美國家紛紛加速航空發(fā)動(dòng)機(jī)用高溫合金的研究步伐。此時(shí)，顏鳴皋已出任航材院金屬物理研究室主任，領(lǐng)導(dǎo)高溫合金的應(yīng)用基礎(chǔ)研究。他與同事根據(jù)鎳與其他元素的原子半徑差、晶體結(jié)構(gòu)和電子層構(gòu)造，分析鎳基合金中各種合金元素的強(qiáng)化序列，對我國正在開展的高溫合金研究工作起到了促進(jìn)作用。

20世紀(jì)70年代，國際上對航空材料的設(shè)計(jì)由航空部件的強(qiáng)度、疲勞設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向斷裂和損傷設(shè)計(jì)，后者在我國當(dāng)時(shí)基本屬于“0”的狀態(tài)。為了確保國防科技發(fā)展的戰(zhàn)略需要，顏鳴皋組織了多支隊(duì)伍從宏觀力學(xué)與微觀分析入手，對合金材料抗疲勞和抗斷裂進(jìn)行基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究，取得了一些較為轟動(dòng)的重大成果，并享譽(yù)國際。

截至目前，在顏鳴皋的帶領(lǐng)下，航材院實(shí)現(xiàn)了多個(gè)“中國第1”，如我國第1個(gè)“三位一體”渦輪葉片、第1代單晶高溫合金、第1種超高強(qiáng)度鋼，先后在高性能復(fù)合材料集成、大型薄壁鋁合金鑄件、高強(qiáng)度鈦合金應(yīng)用等方面取得了突破性和革命性的進(jìn)展。

1991年，顏鳴皋當(dāng)選中國科學(xué)院技術(shù)科學(xué)部學(xué)部委員（院士）；1999年，顏鳴皋院士獲第七屆國際疲勞大會(huì)終生榮譽(yù)會(huì)員獎(jiǎng)；2001年，獲“何梁何利”科學(xué)與技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)；2011年，被中國金屬學(xué)會(huì)第九次全國代表大會(huì)授予冶金科技終身成就獎(jiǎng)（圖8）。

作為我國航空材料領(lǐng)域的奠基人，顏鳴皋院士將畢生精力都獻(xiàn)給了我國的航空和材料事業(yè)，為我國國防科技和航空事業(yè)作出了卓越的貢獻(xiàn)，受到國內(nèi)外材料界的高度贊譽(yù)。