DOI:10.19486/j.cnki.11-1936/tj.2023.21.003
在近年来欧洲东部爆发的大规模冲突中，交战双方动用各种军事手段展开激烈交锋。地面作战中，装甲与反装甲武器、装甲与装甲武器对抗尤为惨烈，双方数千辆装甲战车被击毁，装甲兵伤亡惨重。这固然表明坦克装甲车辆「陆战之王」的地位依然稳固，但同时也意味着新一代地面作战平台的研发需要加强装甲防护技术的投入，装甲钛合金前沿技术探析也由此成为令人感兴趣的话题。坦克装甲车辆的基体装甲材料应具有良好的抗弹性能、工艺性能和环境适应性能等。常见的金属基体装甲材料有装甲钢、装甲铝合金、装甲镁合金和装甲钛合金4种，其中装甲钛合金的综合性能最优，能够同时满足抗弹性能、工艺性能和环境适应性能三方面的要求。事实上，高机动性、高防护能力与高可靠性必然是未来新一代装甲车辆发展的重要方向，为了提高装甲装备作战部队的机动能力与生存能力，新型装甲车辆需要满足进一步轻量化与强防护的要求。与传统装甲钢、装甲镁合金和装甲铝合金相比，装甲钛合金具有比强度高、抗弹性能好、焊接强度高、耐腐蚀等特点，被认为是新一代装甲装备实现显著轻量化与强防护的优选材料。
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俄乌战场的经验表明，重型装甲防护对于坦克装甲车辆等地面作战平台是至关重要的，但当前坦克装甲车辆越来越重型化的趋势却令人十分不安。举例来讲，最新型的美军M1A2C已经飙升到了73.6吨的水平，相当于两辆59式坦克战斗全重的总和，如果以第二次世界大战的标准，实际上已经迈入了超重型坦克的门槛。夸张的吨位严重限制了坦克的战术运输能力，目前的救援车辆、战术桥梁和重型设备运输车辆都无法承受M1A2C坦克的重量。美军的绝大部分装甲抢修车都拉不动「艾布拉姆斯」庞大的身躯。M88/M88A1所配备的绞盘只有45吨的拉力，在恶劣条件下（实战中出事的时候往往就是恶劣条件）很难做到单车拉单车。而升级后的M88A2一方面数量还无法配齐，况且A2的绞盘也只有70吨的牵引力（不过可以靠滑轮组提升到140吨）。另外，超重的M1A2C还带来了和平时期公路输送违法的难题——军事装备在和平时期仍然要无条件地服从当地法律法规，但美军现役的M1070重型拖车与M1000半挂车组合成的坦克运输车有效载荷只有63.5吨，用于运输M1A2C属于严重超载。而且组合后整车重量已经超出了100吨，其轴重超出了欧洲国家的标准，也不能合法上路。严重超重另一个更为致命的尴尬是战场机动问题，比如在其主要预设战场的东欧地区，绝大部分民用桥梁在设计上都没有考虑过30吨以上的车辆，甚至美军的装甲架桥车也难以支援M1A2C过河。基本型的M1A2就已经高达62吨，已经超出了美军传统突击桥（M60AVLB使用的MLC-60桥）的60吨上限。当然，考虑到结构冗余，一般最大允许120%载荷，稍微超载一点也不会出什么大问题，但重达73.6吨的M1A2C显然已经将北约军队大部分现役架桥车的一切冗度全部用光。当然，不可否认，美军M1074装甲架桥车的MLC-95桥承载能力有95吨，似乎能够应对73.6吨的M1A2C，但该突击桥仅仅只有11米的跨度，战场价值相当有限。究其原因，在于突击桥本身也有着上限，这种上限主要体现在桥体质量上。一般来讲，坦克架桥车的桥质量不得超过架桥车总重的26%。这种规定是有其现实原因的，金属结构的桥梁无论是剪式还是平推式，都是呈两截或者三截高高地堆在车体上，造成架桥车的车体重心非常高，影响其正常的野外行驶。为了避免装甲架桥车头重脚轻，就要限制桥体质量在全车质量中的比例。 另外，桥梁本身为金属制成，而且大多是钢铁，为了确保其承重能力，不可避免地要使用更粗壮的结构来实现强度，这就导致桥梁等级越高，桥重越大。因此在同样的材料情况下，要想实现荷载的突飞猛进，也就只能牺牲跨度了。可是没有跨度的突击桥，战场价值有多高是不难想象的。除了装甲架桥车外，舟桥部队同样会参与对前线的保障，而北约军队广泛使用的M3舟桥车的设计标准也仅仅是允许60吨以内的履带式车辆通过，在现有的技术水准下，73.6吨重的坦克对舟桥部队实在是一个异常艰巨的挑战。毕竟相比于突击桥，舟桥受环境影响较大，本来就不应该去超标使用，M1A2C这样超重吨位的坦克，很可能发展为一个反面教材的范例。一辆优秀的主战坦克首先得能在假想战场上机动起来，作为冲击的矛头和反冲击的铁锤，而不是成为「能上前线就是好汉，可惜就是上不了前线」的遗憾。所以，各国在新一代地面作战平台的指标规划中，均将不降低防护力前提下的吨位控制放在了重要位置。而正是在这一背景下，要实现新一代坦克装甲车辆高防护力、轻量化的设计目标，扩大装甲钛合金材料的应用被认为是重要的技术途径之一。
抗弹性能、抗毁伤机理及当前应用情况
钛合金（TC4）的比强度为199牛·米/千克，合金结构钢（38CrSi）的比强度为124牛·米/千克，装甲铝合金的比强度为146牛·米/千克，钛合金的比强度最高，在制造相同强度要求的结构与零件时，钛合金比合金结构钢及铝合金均要轻。钛合金因其较低的密度、较高的比强度和优异的抗疲劳性能等，成为装甲车辆车体轻量化设计的理想材料。同时，钛合金材料还具备良好的抗弹性能和防腐性能。事实上，钛合金具有高的结构承载能力以及良好的抗弹性能，就使用性能而言是最佳的装甲防护材料。与传统的装甲钢、装甲铝合金等金属装甲材料相比，装甲钛合金不但具有较强的抗各种类型弹丸侵彻的能力，还具有抗弹丸多次打击的能力。20世纪90年代，美国陆军实验室（ARL）先后开展了不同口径破片模拟弹（FSP）、普通穿甲弹（AP）、穿甲燃烧弹（API）、次口径穿甲弹（APDS）、脱壳稳翼穿甲弹（APDSFS）和聚能装药破甲弹（HEAT）等对不同厚度Ti6Al-4V合金板材的终点弹道侵彻实验，得到了其极限击穿速度。其中，长杆形穿甲弹侵彻钛合金靶板的实验表明，Ti-6Al-4V合金靶板的抗弹性能比均质装甲钢提高60%~80%。另外，复合装甲结构单元的具体研究内容历来是世界各军事强国装甲防护技术的核心，保密级别很高，但在钛基复合装甲结构单元的研究方面，从公开报道来看，以钛合金材料为基体封装而成的陶瓷/金属复合装甲结构单元，在长杆形脱壳稳翼穿甲弹丸侵彻靶板时具有较高的抗侵入作用。这些资料表明，钛基复合装甲结构单元在长杆形模拟穿甲弹丸的侵彻过程中发生严重的自侵蚀，并伴有弹丸侵彻路径的偏转。弹靶作用过程中长杆形弹丸这种响应特征使得钛基复合装甲结构单元表现出优异的抗弹性能。美国国防科技信息中心（DTIC）在2003年发布的报告中指出，钛合金材料在装甲防护领域的应用中常见的损伤破坏模式为绝热剪切冲塞破坏和崩落破坏。即钛及钛合金材料在弹丸侵彻条件下，往往通过绝热剪切局域化变形行为协调弹丸的挤凿作用，并通过绝热剪切带及其带内裂纹的扩展连接导致靶板被击穿。在长杆形脱壳稳翼穿甲弹丸侵彻条件下，由于钛合金靶板和弹丸之间较强的互侵蚀作用，靶板弹坑边缘大量的绝热剪切带萌生扩展并进而在带内微裂纹的扩展连接过程下发生破碎，因此使得弹丸侵入钛合金靶板后能量被大量消耗。钛合金车体在同等外形条件下，通过数值计算及靶试试验，典型抗弹部位总质量比铝合金车体轻13%。相同质量下防护效能比铝合金装甲提高15%。以12毫米的TC4装甲钛合金为例，在同等防护条件下，相当于30毫米厚的装甲铝合金，减重效率35%。事实上，钛合金具有密度低、比强度高、低温韧性好、耐腐蚀等优点，是一种性能优良的结构装甲材料。早在20世纪50年代，美国对钛合金在兵器工业中的应用就开始发力，成果丰硕，为了减轻装甲车的质量，提高其机动灵活性和抗弹能力，沃特敦（Watertown）兵工厂针对钛合金抗枪弹和穿甲弹能力以及焊接性能进行了大量试验，认为钛合金是一种坚强的装甲材料。1953年，美国陆军在底特律（Detroit）兵工厂对用厚15.88毫米RC-130AW钛合金板制造的T55型装甲车的顶装甲，以37毫米穿甲弹进行试验，各项指标均合格，达到或超过预定值。1956年，美国用Ti-6Al-6V-2Sn-0.5Fe0.5Cu合金锻造坦克履带和坦克负重轮，装于50吨坦克上通过了3379千米的野外跑路试验，状态良好。美国沃特敦兵工厂用Ti-6Al-4V和Ti-4Al-4V合金为坦克汽车司令部的M-21（XM-13）型指挥车各焊制了一个指挥塔，并用20毫米炮弹进行了实弹射击。试射用了两种速度，一种为450米/秒，没有射穿，但是板的背面出现了不少小裂纹； 第二种射击速度为504米/秒，穿入钛板，但未穿透，卡在板内，裂纹也没有扩展。试射结果都令人满意，钛合金炮塔的质量177千克，而钢炮塔的为281千克，前者比后者轻37%。此外，沃特敦兵工厂还用Ti-6Al-4V合金和Ti-6Al-4Mn合金代替钢制造的零件有：主动轴、悬挂臂、拖杆、扭力轴、前轮轴等，主动轴为Ti-6Al-4V合金的坦克进行了9654千米的野外试跑，状态良好。该厂用Ti-6Al-4V合金锻造的T109型坦克的履带系统有：履带板、紧固螺钉、中心导块、导块的边、链等。钛合金履带板与橡胶的粘接性比与钢的好一些而且质量比钢件的约轻40%。经表面处理后的钛合金履带板在中型坦克上进行了1352千米的野外试跑，完全达到预期效果。
当前，随着材料技术的进步，现役装备的升级改进中装甲钛合金材料已经有了更大规模的应用。美国与俄罗斯等国家已将装甲钛合金成功应用于多种坦克装甲装备，并且取得了显著的轻量化效果。美军先后在改造的M1「艾布拉姆斯」主战坦克、M2「布雷德利」步兵战车以及「斯特赖克」轮式装甲车等装甲车辆上实现了装甲钛合金材料部件的规模应用，取得了明显的减重和防护效果。以M1A2主战坦克为例，美军先后对M1A2主战坦克进行了2个阶段的升级改造。第1个阶段完成于20世纪90年代，通过使用钛合金替代发动机顶盖、回转炮塔顶盖、主瞄具罩、指挥舱盖、热像观测仪盖、防核生化护盖以及炮塔枢轴架等钢制构件，获得29.9%的综合减重效果（420千克）。第2阶段完成于21世纪初期，通过使用Ti-6Al-4V合金焊接而成的炮塔替代钢制炮塔，获得了4吨的显著减重效果。美国陆军还采用101.6毫米厚Ti-6Al-4V装甲钛合金制造了M2A4「布雷德利」步兵战车指挥舱盖和顶部防攻击装甲部件，获得35%的减重效果；采用Ti-6Al-4V装甲钛合金制造了「斯特赖克」轮式装甲车的锻环；采用装甲钛合金制造了新一代AMPV装甲运输车的附加装甲，大幅增强了防大口径弹药的能力；采用15.9毫米厚装甲钛合金制造了M10「布克」轻型坦克的顶部装甲，满足了轻量化与强防护的要求。除美国外，其他主要军事工业国家也在将装甲钛合金材料应用于坦克装甲车辆设计制造中取得了可观进展。比如，俄罗斯采用BT6、BT1-0等装甲钛合金制造了T-80主战坦克发动机外壳门、炮塔回转支架等构件，较钢质结构取得了40%以上的减重效果；采用装甲钛合金制造了T-90A主战坦克炮塔「碎片」复合装甲框架及「碗型」无底金属结，使其炮塔正面抗击能力达到了1300毫米厚均质装甲钢水平；采用装甲钛合金制造了T-95主战坦克样车模块化装甲，使其炮塔正面抗击能力达到了1500毫米厚均质装甲钢水平；法国采用装甲钛合金制造了VBCI的无人炮塔附加装甲，使其炮塔的防护性能大幅提高，能够防御155毫米炮弹碎片和中/小口径炮弹；英国采用装甲钛合金制造了改进型「武士」步兵战车炮塔附加间隔装甲，使其炮塔的防护性能得到明显改善，能防御30毫米尾翼稳定脱壳穿甲弹；加拿大采用装甲钛合金制造了MTVL侧面披挂装甲，使其抗弹等级由防御7.62毫米穿甲弹提高到防御14.5毫米穿甲弹。
与当前装甲钛合金材料在主要军事工业国家现役坦克装甲车辆上的应用情况相对应，各国已经建立起了各自的装甲钛合金军用标准，比如20世纪50年代末，美国形成了全球首个可焊接装甲钛合金材料的军用标准MIL-A-46077。海湾战争后，美国陆军材料实验室深入研究了Ti-6Al-4V合金中主元素、间隙元素以及板材的热处理工艺等对其抗弹性能的影响。1998年，美国颁布了可焊接装甲钛合金板材军用标准MIL-A-46077F，该标准中除包括早期版本ELI级别的Ti-6Al-4V合金之外，增加了3个成分级别钛合金，放宽了Fe、O元素含量的上限；将板材厚度规格扩大至100毫米；标准中增加了对板材纵向力学性能的要求，力学性能指标中不考虑厚度规格效应；规定Ti-6Al-4V合金板材的屈服强度不小于758兆帕，抗拉强度不小于827兆帕，伸长率指标不小于6%；规定了各厚度规格的板材抗弹性能（V50）指标。2006年，通过对军用标准MILD-46077F的修订，形成了新的装甲钛合金标准MIL-D-46077G。该标准中将装甲钛合金材料划分为4个级别，即以航空级低间隙钛合金材料为代表的1级、以商用钛合金材料为代表的2级、以高含氧量的低成本钛合金材料为代表的3级和以新型低成本钛合金材料为代表的4级。
成本问题是关键
正如前文所述，要实现新一代坦克装甲车辆高防护力轻量化的设计目标，扩大装甲钛合金材料的应用被认为是重要的技术途径之一。更有观点认为，装甲钛合金是新一代坦克装甲车辆唯一可选材料。然而和钢相比，装甲钛合金高昂的成本是其广泛应用的最大阻碍，目前限制装甲钛合金在新一代坦克装甲车辆上更大规模工程化应用的最大问题就是成本。近年来，世界主要钛合金生产国包括美国、日本、俄罗斯、中国等，这些国家都开展了低成本钛合金及其制备技术的研究。采用传统工艺制备装甲钛合金板材，其成本构成中原材料约占45%，铸锭熔炼约占20%，轧制成形约占27%，其他费用约占8%。 因此降低原料成本、缩短铸锭熔炼与轧制成形等加工流程是降低装甲钛合金制造成本的有效途径。使用廉价原材料（合金元素）的合金设计技术路径主要是通过添加廉价的Fe元素以及放宽间隙元素O含量等途径来降低成本，同时获得良好的力学性能与抗弹性能。比如，美国Timet公司采用Fe元素代替V元素研发出低成本装甲钛合金Timetal62s（Ti-6Al-1.7Fe-0.1Si），其抗拉强度、屈服强度和断后伸长率分别为1040兆帕、990兆帕和15%，并且成本比Ti-6Al-4V合金低约25%。 该公司还研发出低成本装甲钛合金TimetalLCB（Ti-1.5Al-6.8Mo4.5Fe），其冷加工和热加工性能优异，力学性能与抗弹性能优于Ti-6Al-4V合金，并且成本比Ti6Al-4V合金低约22%。美国RMI公司采用适当放宽间隙元素O含量的方法制造出38.1毫米厚的低成本装甲钛合金Ti-6Al-4V-0.3O板材，其抗拉强度、屈服强度和抗弹极限速度分别为1014兆帕、931兆帕和1046米/秒，而相同厚度的Ti-6Al4V合金分别为972兆帕、883兆帕和1001米/秒；美国ATI公司采用Fe元素代替V元素以及放宽间隙元素O含量的技术，研制出低成本装甲钛合金ATI425（Ti-4Al-2.5V1.5Fe-0.25O），其力学性能与抗弹性能满足军用标准MIL-T-46077G的要求，成本比Ti-6Al-4V合金低约20%。除此之外，澳大利亚DSTO公司研发了低成本装甲钛合金Ti8Al-1Mo-1V，其密度低于Ti-6Al4V合金，力学性能和焊接工艺性能均占优；俄罗斯研发了低成本装甲钛合金VST3553+0.6Zr，其抗弹性能与Ti-6Al-4V合金相当。日本公司对低成本钛合金研发也开展了大量的工作，Ti-Fe-O-N系列钛合金是典型低成本钛合金之一，该类合金采用O元素和N元素代替Ti-6Al4V合金的Al元素，Fe元素代替Ti6Al-4V合金的V元素，该合金可加工性良好，性能优异，成本明显低于Ti-6Al-4V合金。在降低合金制造成本和减少损耗方面，日本发展了超塑性钛合金Ti4.5Al-3V-2Mo2Fe，即SP-700钛合金。该合金可以在低于800摄氏度温度下采用超塑成形和扩散连接技术，超塑性成形温度显著低于Ti-6Al-4V合金，从而降低了生产成本。
改善加工特性的加工设计是降低装甲钛合金在新一代坦克装甲车辆上更大规模工程化应用成本的另一个有效途径。这实际上是指装甲钛合金的低成本合金化工艺技术。比如，美国陆军在2004年的制造技术计划中提出发展地面战车用低成本高强度钛合金材料技术的6年计划，应用对象是未来战斗系统（FCS）车身和炮塔、「斯特赖克」战车炮塔等装甲件以及海军陆战队新一代轻型装甲战车用结构件等。该计划的主要内容是开发低成本的熔炼、铸造、锻造和焊接工艺技术，使钛合金材料成本减少35%以上，主要制造成本减少50%。虽然作为计划主体的FCS最终流产，但美国陆军仍在返回料添加、冷床炉单次熔炼与扁锭直接轧制等装甲钛合金低成本制造技术方面取得了显著进展，并实现了工程化应用。返回料添加是指，在钛合金的生产过程中，由于其加工难度较大、成品率较低，会产生大量的残料。其中，板材成品率为40%~70%，棒材成品率为50%~85%，管材成品率仅为20%~40%。钛合金残料主要包括切削残料、块状残料、长条状边角料、铸锭帽口、圆饼残料等，其成本约为海绵钛的1/3。由于海绵钛成本在钛合金板材成本中约占40%，因此将钛合金残料回收处理后，在熔炼过程中作为返回料替代海绵钛进行大量添加，可以大幅降低钛合金原料成本。传统钛合金熔炼过程中普遍采用2~3次的熔炼，从而保证铸锭质量以及合金成分的均匀性。美国首先开发了以电子束冷床炉（EBCHM）熔炼技术为代表的单次冷床炉熔炼技术。该技术能够有效去除高密度夹杂、减少低密度夹杂、提高成分均匀性，因此可以在熔炼过程中大量添加返回料。同时，在钛合金板材制造过程中，可以通过结晶器设计制备出扁锭直接用于后续轧制成形。大体来讲，冷床炉精炼的主要优点有三：一是比较好地消除高密度和低密度夹杂，获得细晶和组织均匀的锭坯；二是可100%地利用残料作原料；三是对某些用途可一次熔炼成锭，生产扁锭、空心锭等，以减少板材与管材生产时的后续加工量。美国采用电子束冷床炉单次熔炼技术，制备出了12.7~76.2毫米的Ti-6Al4V钛合金板材，并于2014年修订了电子束冷床炉单次熔炼技术制备的板材标准AMS6945A【TitaniumAlloy，SingleMelt，Sheet，Strip，andPlate6Al-4VAnnealed】。美国陆军研究评估了用于陆军地面战车的电子束冷床炉单次熔炼装甲钛合金Ti-6Al-4V板材，其拉伸力学性能和断裂韧性不低于传统工艺制备的装甲板，且抗弹性能满足美军标MIL-DTL-46077F要求。另外，在钛合金板材的制造过程中，采用电子束冷床熔炼制备的扁锭可直接进行轧制，省去了传统工艺圆锭开坯、多火次锻造等大量工序，大幅缩短了制造流程，降低了能耗与加工成本，并且制备的板材质量和性能稳定，提高了成品率。与「海绵钛+真空自耗炉2~3次熔炼+多火次锻造开坯+多道次轧制工艺」的传统钛合金板材制造技术相比，「返回料添加+冷床炉单次熔炼+扁锭短流程直接轧制工艺」的低成本制造技术，通过大量添加返回料可使原材料成本降低约40%，采用单次电子束冷床炉熔炼技术与扁锭直轧制短流程技术可以使材料损失降低约20%，人工和电力消耗降低约20%，综合成本可以降低30%以上。还需要指出的是，发展精密铸造技术，海绵钛要在真空中电弧重熔，一般要经2次熔炼甚至3次熔炼才能得到纯度和显微组织适宜的钛或合金。因此，通过（熔模）精密铸造等近净成形工艺来取代熔炼铸锭（一般占钛材总成本的15%）的工序成为降低成本的另一条有效途径。连铸连轧技术可以降低能耗、提高生产效率和产品成材率、改善产品均匀性，已成功用于钢材和铝材的生产。2014年，日本金属材料研究所进行了钛合金的连铸连轧工艺的基础实验。研究表明，钛具有优良的热塑性和低的热强度（1200K以上），高温加工性能比钢好，只要在相变温度点以上不发生弯曲变形，就可用传统的连铸连轧设备进行加工。这一研究成果进一步降低了装甲钛合金构件制造的工艺成本。
技术前景展望
业内主流观点认为，下一代主战坦克，将战斗全重控制在50吨以内的轻量化控制是关键。然而，要令50吨以内的主战坦克，在防护力和战场生存力方面仍要达到70吨级主战坦克相一致的水平，仅仅依靠软防护手段和「战利品」这样的主动防护手段来进行防护增强是不够的。在很大程度上，基本装甲材料性能的进步是达到这一目标的重要保证。钛合金材料作为典型结构车体主体材料，相比铝合金材料在抗弹性能、承载性能、耐腐蚀性能、减重等方面具有显著优势，符合未来装甲车辆的轻量化研制趋势需要。目前，主要军事工业国家已经开始尝试用低成本装甲钛合金材料试制地面作战平台车体。比如，BAE系统公司和GE公司各自推出了其以低成本钛合金材料为基体装甲和结构件的原型车。即BAE系统公司的油电混动轮式电动装甲原型车「Pegasus」，其车首和车体框架使用低成本钛合金焊接而成。GE公司的高机动性多用途轮式装甲车原型车车体全部由低成本ATI425钛合金焊接而成。但总体看来，国外钛合金的应用与其他材料相比较仍然有差距，在坦克装甲车辆上的应用还不是很广，大型结构件还没有应用钛合金。这就说明钛合金的性能、工艺和成本问题仍然是制约其应用的障碍，所以世界各国仍然在投入人力和物力开展钛合金及其低成本技术的研究。前文说过，当前美国装甲钛合金军用标准MIL-D46077G中，将装甲钛合金材料划分为4个级别，从材料特性及发展应用情况来看，级别1主要用于航空结构主承力件，断裂韧性很高，可达90兆帕/平方米以上，但是抗弹性能较低，美军1994年以前试图推广用于装甲结构件；级别2主要用于航空结构次承力件，断裂韧性较高，可达50兆帕/平方米以上，但是抗弹性能不足，美军1998年以前曾用于装甲结构件；级别3主要用于装甲结构件，抗拉强度较高，达950兆帕以上，并且抗弹性能良好，美军1998年后开始应用于装甲装备；级别4是在级别3的基础上研发，主要用于装甲结构件，抗拉强度更高，达1050兆帕以上，并且抗弹性能优异。整体上，从美国装甲钛合金发展的趋势来看，级别3与级别4为优选的装甲钛合金材料，其中，级别4中的高氧容限低成本装甲钛合金ATI425可实现大量添加返回料、电子束冷床炉单次熔炼与扁锭直接轧制技术进行制造，其成本较低、综合性能良好、技术成熟度较高、工程化应用较广。
结语
钛作为重要的稀有金属材料之一，被广泛应用于冶金、石油化工、医疗器械等各个领域。钛金属和钛合金因密度小、比强度高、抗腐蚀性强，成为航空航天和兵器领域不可或缺、举足轻重的材料。与传统装甲钢相比，装甲钛合金是装甲装备改造升级和新一代装甲装备研制过程中实现轻量化与强防护的优选材料。当前，在各主要军事工业国家，装甲钛合金低成本合金化技术和低成本制造技术方面取得了显著进展，从而实现了在多种主战坦克、步兵战车等不同型号装甲装备上的工程化应用。如在M1A2主战坦克上用钛合金取代了七大钢部件：回转炮塔板、核战、生物化学武器对抗系统护板、炮手主瞄准具罩、发动机顶盖、炮塔枢轴架、指挥舱盖、车长热像观察仪罩。用钢制的这些构件的总质量1591千克，改为钛合金之后，总质量下降到1116千克，减轻了近30%。M2步兵战车的指挥舱盖和顶部攻击装甲原是用铝合金锻造的，后改用100~127毫米Ti-6Al-4V合金板制造，攻击装甲则用80毫米厚的钛合金板制造，它们的质量比钢件的轻35%。但是，装甲钛合金的较高成本仍限制了其在装甲装备中的大规模工程化应用。目前日本、美国、中国、俄罗斯等国家都在大力发展钛及钛合金在装甲防护的更大规模工程化应用研究，力争研发出成本接近于装甲铝合金材料，能够用于坦克装甲车辆大部分结构件制造的装甲钛合金材料，从而为下一代装甲地面作战平台的研发铺平道路。
