鈦合金憑藉高比強度、耐腐蝕、耐高溫等特性，成為航空航天領域關鍵結構件的核心材料。精密鑄造技術作為實現鈦合金複雜構件近淨成形的關鍵手段，通過工藝優化與材料創新，正推動航空航天裝備向輕量化、高性能方向發展。當前，我國在鈦合金精密鑄造領域已取得顯著進展，但在技術疊代與市場競爭力方面仍面臨挑戰。

  一、鈦合金精密鑄造工藝的技術突破

  《2025-2030年全球及中國精密鑄造行業市場現狀調研及發展前景分析報告》指出，精密鑄造工藝涵蓋蠟模製作、模殼製備、熔煉澆注及後處理等核心環節，其技術提升直接決定鑄件質量。在蠟模製作方面，傳統衝壓成型工藝正逐步與增材製造技術融合，雷射立體光固化(SLA)、選區雷射燒結(SLS)等技術已實現蠟模快速成型，例如雷射立體光固化技術生產的蠟模表面光潔度高，適配大型鑄件製備，而樹脂微滴噴射技術則適合中小型複雜結構件。模殼製備是精密鑄造的關鍵工序，氧化釔(Y₂O₃)和氧化鋯(ZrO₂)作為主要耐火材料，通過配方優化可顯著提升型殼的抗熱震性與潰散性，如陶瓷 / 金屬複合鑄型技術的應用，使鑄件表面質量優於傳統石墨型鑄件。

  熔煉澆注工藝的智能化與數位化成為趨勢，真空自耗電極電弧凝殼爐、等離子弧冷床熔煉爐等設備的升級，實現了鈦合金熔體的精確控溫與純淨度提升。重力鑄造與離心鑄造工藝在航空航天領域廣泛應用，其中離心鑄造可提高鈦合金填充複雜型腔的能力，生產最大輪廓尺寸達 1600mm 以上的薄壁異形件，而重力鑄造則可製備 2500mm 以上的整體機匣。後處理工藝中，熱等靜壓技術(HIP)能有效消除鑄件內部氣孔、縮孔等缺陷，如 ZTC4 合金經熱等靜壓處理後，塑性顯著改善，同時焊接修補工藝通過惰性氣體保護實現表面缺陷修復，保障鑄件服役性能。

  二、高性能鑄造鈦合金材料的開發進展

  精密鑄造技術的發展依賴於材料性能的突破。常規鑄造鈦合金以 α+β 型 ZTC4 和近 α 型 ZTA15 為主，兩者總使用量占航空航天領域的 80% 以上。ZTC4 合金通過控制間隙元素含量(氫 0.010%~0.012%、氮 0.01%~0.02%、氧 0.10%~0.15%)，可同時提升強塑性。高溫鑄造鈦合金如 ZTi55、ZTi60 等，使用溫度達 550-600℃，其中 ZTi60 合金鑄態組織塑性較好，雖強度偏低但通過工藝優化可滿足油箱骨架等構件需求。

  耐 600℃以上高溫的鈦基合金成為研發重點。ZTi65 合金作為耐 650℃高溫材料，已實現最大輪廓尺寸超 1200mm 的發動機機匣製備，但焊接工藝仍需完善。TiAl 合金憑藉低密度(約 4g/cm³)和優異高溫性能，成為鎳基合金替代材料，二代 TiAl 合金(如 Ti-48Al-2Cr-2Nb)已用於航空發動機低壓渦輪葉片，國內已具備中小尺寸鑄件生產能力，但大尺寸(Φ1000mm 以上)鑄件因收縮率大、型殼反應等問題尚未工程化應用。Ti₂AlNb 合金使用溫度高達 800℃，但鑄造工藝不成熟，僅少數單位開展中小型鑄件研發，未見大規模應用報導。

  三、鈦合金精密鑄件在航空航天領域的應用實踐

  精密鑄造鈦合金構件已廣泛應用於航空航天關鍵部位。常規鈦合金鑄件從早期非關鍵結構件(如發動機罩、油路導管)逐步拓展至核心承力件，如美國 F-22 戰鬥機使用 76 件鈦合金鑄件，包括機翼組件、垂尾方向舵作動筒支座等;我國殲 20 尾翼垂尾採用整體精密鑄件，北京航材院成為空客 LEAP 系列發動機鈦合金鑄件主要供應商。TiAl 合金鑄件實現規模化應用，如美國 PCC 公司將 Ti-4822 合金用於 GEnx 發動機低壓渦輪葉片，使發動機減重 180kg;國內 45XD 合金葉片已通過國際考核，未來將用於國產大飛機發動機。航天領域中，鈦合金鑄件在飛彈尾翼、衛星支架及火箭殼體等低溫、高可靠性場景中表現優異，如薄壁 TiAl 合金彈翼骨架的成功研製，推動了航天裝備輕量化進程。

  四、現存挑戰與未來發展方向

  當前鈦合金精密鑄造技術面臨多重挑戰。新型合金如 ZTi65、TiAl 合金推廣緩慢，主要因成分改良依賴鍛造數據，研發周期長、成本高。生產成本方面，型殼材料一次性使用、設備投入高及複雜結構件良品率低等問題，導致企業成本壓力顯著。模擬仿真技術落後於國際水平，國產軟體滲透率低，材料資料庫不完善，制約了工藝優化效率。此外，增材製造技術的崛起對精密鑄造形成競爭，儘管當前粉體成本較高，但未來市場份額可能受其衝擊。

  為突破技術瓶頸，需建立 「成分 - 鑄造性能 - 力學性能」 資料庫，通過高通量計算與機器學習加速合金開發;利用數字孿生技術實現工藝參數智能決策，降低研發周期與廢品率;大力發展國產鑄造模擬軟體，完善核心算法與材料資料庫，培養專業人才。同時，需深化 TiAl、Ti₂AlNb 等高溫合金的精密鑄造工藝研究，解決焊接開裂、型殼匹配等關鍵問題，提升我國在航空航天高端鑄件市場的競爭力。

  鈦合金精密鑄造技術作為航空航天製造的核心基礎，其工藝創新與材料突破直接關乎裝備性能提升。未來，隨著數位化技術與新型合金的深度融合，精密鑄造將在複雜構件一體化成形、極端服役環境材料應用等領域展現更大潛力，推動我國從航空航天大國向強國邁進。