1954年，美國開發研究出了世界上第一個高溫鈦合金：TC4（名義成分為Ti-6Al-4V），開啟了高溫鈦合金的研究歷程。在此之后，其他很多高溫鈦合金都是在TC4的基礎之上進行開發研制。TC4合金在鈦基體上添加了α穩定元素Al和β穩定元素V，得到了α相和β相共存的微觀組織，具有很好的力學性能和耐高溫等綜合性能，被應用在結構構件和耐高溫構件等方面。TC4的最高工作溫度為350℃。在后續的發展中，航空領域由于對材料的要求越來越高，TC4的性能缺點：耐熱性不足，冷加工性差，制備工藝復雜，淬透性較差等，不足以支持其在航空領域的應用。

基于上述原因，在20世紀60年代，美國又研制了具有更高工作溫度的鈦合金：Ti-6246和Ti-6242，將工作溫度提高到450℃左右。在20世紀70年代，美國通過在合金添加Si元素，有效提高了鈦合金的蠕變強度和疲勞強度，研制出來了使用溫度500℃以上的Ti-6242S合金。在20世紀80年代，美國又開發了具有更高耐高溫性能的Ti-1100合金，在航空飛機上有很好的應用。

在美國研制出TC4之后，英國也不落人后，陸續開發研制了一系列鈦合金。在20世紀50年代，英國研制了IMI550鈦合金，通過在合金中添加Si元素，提高了其耐高溫溫度至400℃以上，同時在高溫強度上也比TC4高出10%。在1960s，英國研究開發了IMI679和IMI685合金，合金成分為Ti-2Al-11Sn-5Zr-1Mo-0.2Si和Ti-6Al-5Zr-0.5Mo-0.25Si，這兩種合金Mo含量較低，和TC4相比，這兩種合金的蠕變強度都有很大的提高。在使用溫度方面，IMI679使用溫度達到450℃；IMI685使用溫度超過500℃。IMI685合金的焊接和加工性能都較好，有利于在航空領域的應用。

在20世紀七八十年代，英國在Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Nb-Si系合金的基礎上，為改善合金的疲勞強度，研制出了IMI829和IMI834合金，其最高使用溫度可達600℃。通過細化宏觀和微觀組織，這兩種合金大大提升了蠕變強度和抗氧化性能。β固溶處理后，IMI829合金的組織轉變為少量β轉變組織和針狀α相，提高了合金的蠕變強度和斷裂韌性；α+β固溶處理后，IMI834合金的組織轉變為針狀轉變β組織和少量初生α相，提高了合金的疲勞強度和蠕變強度。

俄羅斯在借鑒美英兩國經驗的基礎上，獨立開發研制了BT3-1高溫鈦合金。BT3-1添加了Cr和Fe兩種共析型β穩定元素，強化了β相和α相，最高使用溫度可達450℃，其熱強性和中溫強度較高。在1958年，俄羅斯研制出了BT8和BT9合金，有效提高了其耐熱性。BT8合金的名義成分為Ti-6.5Al-3.5Mo-0.2Si，屬于Ti-Al-Mo-Si系α+β型馬氏體合金，BT8的熱強性和耐熱性和BT3-1相比有很大的提高，可以在無保護的環境下長時間工作。BT9合金使用溫度可達500℃，研究初期其含有Sn元素，后來替換為Zr元素，BT9合金的蠕變強度和持久強度有很大提高。BT8和BT9主要在壓氣機方面有很多的應用。

俄羅斯后續研制了BT18近α型合金，BT18含有微量的β相，可以在800℃短時使用或者在550-600℃長時間使用。其蠕變強度和塑性與同類合金相比略有不足。在BT18的基礎上，降低其Al元素的含量，用Sn替換Zr，得到了BT18Y合金，改良后提高了合金的熱穩定性、沖擊韌性和蠕變強度。但其瞬時拉伸性能在高溫下略有降低。俄羅斯研制出的BT36合金是耐熱程度最高的鈦合金，其使用溫度可達600℃。在BT18Y的基礎上，將1%的Nb替換為5%的W，與Nb相比，W具有更高的熔點和更高的蠕變極限。與BT18Y相比，BT36的綜合性能有很大的提高，被廣泛應用在航空發動機相關零配件。現在，添加（0.7%-5.0%）W元素相關鈦合金的研究成為俄羅斯的高溫鈦合金新趨勢。

1950年開始，航空飛機的飛行速度取得關鍵性的突破，超音速飛機的時代來臨。在更高飛行速度的要求下，對飛機結構材料的要求也越來越嚴格。傳統的鋼結構、鋁結構在更高的材料要求下已經不能滿足性能要求。與此同時，鈦合金也正好進入工業化生產應用階段。鈦合金具有以下優異性能：低密度，高比強度，耐腐蝕，耐高溫，耐低溫，焊接性能好；非常適合在航空領域應用。從1950年開始，工業純鈦制造的飛機隔熱板、減速板、機尾罩等結構件已經在軍用飛機上開始應用。在20世紀60年代，鈦及鈦合金開始應用在以下飛機主要受力結構件上：起落架梁、襟翼滑軋、中翼盒形梁、承力隔框。在20世紀70年代，從軍用戰斗機到軍用運輸機和大型轟炸機，都有鈦合金的應用，而且民用飛機上也開始大量應用鈦合金材料。1980年以后，民用飛機的鈦使用量大大增加，而且鈦合金材料用量已經超過軍用飛機的使用。鈦合金材料已經成為新型飛機不可或缺的結構材料。根據使用功能不同，我們將航空領域用鈦合金分為：飛機發動機用鈦合金、飛機機身用鈦合金、航空緊固件用鈦合金。以下我們將從這三個方面展開，介紹在航空領域鈦合金的應用情況。

對航空飛機來說，飛機發動機是航空飛機最重要的關鍵部件之一。航空發動機的葉片和高壓壓氣機盤件，都需要在高溫下使用，而且在工作時要承受很大的應力。在如此苛刻的服役條件下，鋁合金不能耐受很高的溫度，鋼密度較大，不能提供很高的推重比。鈦合金以其優異的性能：高溫強度高、抗蠕變、抗氧化、比強度高，非常適合在航空發動機上進行應用。航空飛機發動機部件要求在高溫下具有很好的持久強度、瞬時強度、耐熱性能、組織穩定性、高溫蠕變抗力。β型鈦合金在高溫下，合金的耐熱性能和蠕變抗力都大大下降，不能很好的應用在航空飛機發動機上。α型鈦合金在高溫下具有良好的持久性能和蠕變抗力，適合在高溫工作環境下使用。對于航空發動機來說，其核心的性能指標是發動機的推重比，推重比是指發動機的推力與重量之比。早期飛機發動機的推重比為3左右，目前航空飛機發動機推重比可以達到10及以上。對于航空飛機發動機來說，推重比越高，代表其性能越好。鎳基高溫合金雖然可以提供很好的高溫性能，但其推重比與鈦合金相比較低。航空飛機發動機使用鈦合金材料，可以兼顧優異高溫性能和高推重比。鈦合金材料在國外先進飛機航空發動機上的用量占其總重量的25%-40%，并且隨著技術的發展，鈦合金材料用量越來越多。例如第三代航空飛機發動機的鈦合金材料用量為25%，第4代航空飛機發動機的鈦合金材料用量為40%。

航空飛機發動機要求使用材料具有良好的高溫性能和高比強度性能，但飛機機身則要求使用材料具有良好的中溫強度、耐腐蝕性能、低密度等性能。在航空發動機機身中使用比較廣泛的鈦合金有：β-21S(Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-0.2Si)、Ti-10-2-3(Ti-10V-2Fe-3Al)、Ti-15-3(Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn)、Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr等。在中溫強度方面，與鋁合金相比，鈦合金具有更好的中溫強度，傳統鋁合金的溫度使用范圍不超過130℃，在更高溫度下，鋁合金不能繼續使用，但鈦合金可以在中溫環境下，保持其強度性能。在耐腐蝕性能方面，一方面，航空飛機的大部分支撐結構與飛機的廚房和衛生間接觸，如果采用鋼結構，較容易產生腐蝕，使用鈦合金材料，其耐腐蝕性能很好，而且不用進行表面防腐蝕涂層或者電鍍防氧化層，能夠節約成本和生產工藝。另一方面，航空飛機上有很多使用高分子聚合物材料的部件，采用鈦合金材料，其與諸多復合材料的相容性比較好。在低密度方面，與鋼和鎳基高溫合金相比，鈦合金材料具有更高的比強度，很好地降低航空飛機的重量，能夠為航空飛機提供更高的推重比。與鋁合金相比，鈦合金材料在相同重量下，可以提供更高的強度。在飛機起落架的材料選用上，波音747起落架選用鈦合金材料。如果選用鋁合金，在承載需要的重量時，其體積過大而不滿足要求；如果選用鋼，則其重量過大而不滿足要求。采用鈦合金鍛件，可以兼顧兩方面的需求，達到最佳性能。

美國、法國等國外航空制造業發達國家，90%以上鈦合金緊固件都采用TC4（Ti6Al4V）制造。TC4合金的優點是密度低，成分簡單，疲勞性能好，成本低。其他鈦合金緊固件使用材料還有TB2、TB3、TB8等鈦合金。航空緊固件要求具有低重量、耐腐蝕、耐高溫、無磁等性能。鈦合金用在航空緊固件方面，可以有效降低飛機的重量。航空航天飛機減少重量后，可以有效提高推重比，節約成本。鈦合金具有優異的耐腐蝕性能，其和航空飛機上的碳纖維復合材料電極電位相近，可以有效防止航空飛機緊固件的腐蝕。與鋁合金相比，鈦合金的耐高溫性能更好，而且鈦合金具有無磁性，可以很好的防止磁場的干擾，是優異的航空飛機緊固件使用材料。