四年前美国曾报道了美国军用车辆及战车中用低成本钛代替均质装甲钢(RHA)的情况。时隔四年的今天，已用Ti-6Al-4V钛合金制作了M2战车的指挥舱及顶部防护装甲、M1A2主战坦克上的两个部件及XM777155mm超轻型便携式榴弹炮的架尾和反冲气缸。而且美国一直把研究重点放在未来的战车系统上，最近则集中在对可以满足预期冲击破坏性能的新型装甲材料的研究上。

过去的四年里，人们对钛装甲的研究颇多，主要目的有2个，一是扩大钛装甲在遭受破坏威胁时的防弹性能数据；另一个则是进一步降低成本。人们一直在努力通过各种工艺来降低成本。如利用单一电子束冷炉床技术生产钛合金，研究各种低成本的形变热处理工艺，与此同时，还对战车用厚装甲的焊接和焊接修补进行了研究。

按照重要程度次序，表1列出了降低钛合金装甲成本最具潜力的工艺及方法。

表1、最具潜力降低钛合金装甲成本的工艺
　　　工序 　　　成本类型 　　　　　　　　成本降低方法
　　矿石还原 　　能源 直接还原，　　　　　　利用残料
　　重熔 能源 等离子或电子束冷炉床　　　　　单一熔炼
　　轧制加热 　　能源 　　　　　　　　在铸锭未完全冷却时直接轧制
　　退火　　　 　能源 　　　　　　　　用适当的形变热处理工艺代替
　　除去氧化皮 　投资劳动力 　　　　　　　减少加热次数

虽然上述每种工序都是人们所积极寻求的，但铸锭未完全冷却就直接进行轧制还存在一定问题。因为一般用于轧制加工设备与熔炼现场相隔都比较远，且铸锭在轧制前一般需车去氧化皮。

Wells等人对电子束冷炉床单一熔炼生产的T16Al—4V板材在军用车辆上的应用进行了评价。冷炉床熔炼可以利用较低成本的原料，以降低钛合金的成本，并且，只需一次熔炼。

电子束和等离子束冷炉床熔炼是活性金属和难熔金属熔炼的两种基本方式，这两种工艺基本相似，只是热源不同。在这两种工艺中，原料首先在水冷铜床中熔化，然后，熔融金属通过精炼区，最后通过浇铸口进入锭模，并在锭模中凝固。这两种工艺均可利用各种各样的原料，包括切削碎料，轧制、锻造和其它工艺过程的返回残料、切头以及海绵钛和中间合金。

但电子束冷炉床熔炼是在1.3X103Pa或更高的真空度下进行的：那些高蒸气压元素(如铝)在电子束熔炼的高真空气氛下易于蒸发，因而必须增添这些元素以补偿其挥发损失。

目前电子束冷炉床熔炼生产的铸锭可重达22.7t，能生产圆锭和方锭。工业纯钛或未合金化钛常见的铸锭尺寸为660mmX1320mmX4000mm，重16t。熔炼纯钛和钛合金的熔化能力分别为3.6t／h，2.3/h。

对钛炉床技术公司(THT，目前为Timet的分公司)生产的直径为76cm．重4000kg的Ti-6Al-4V铸锭，在熔炼过程中，沿铸锭方向每隔125mm取一个试样进行化学成分分析，结果见表2。

表2 铸锭的化学成分
　　　元素　　　 Al 　　　　V 　　     　O
　　　平均 　　   6.28 　　　4.16　　 0.176
　　　标准偏差　0.145 　　0.068　 　0.004
　　　最大　　　6.66 　　　4.25　　 0.181
　　　最小 　　 6.05 　　　3.97 　　 0.166
　　　极差　　　0.61　　　 0.28　　 0.015

生产该铸锭的原料组成为：31.6％的海绵钛；62.4％的Ti-6Al—4V屑；其余为添加铝和Al-V中间合金。

首先将铸锭表面车去约6mm，然后根据如下工艺制度在传统的钢铁轧制设备上进行轧制：

①将铸锭加热至1150℃，轧制成210mmX1030mmX3810mm的方坯；

②切成3部分并加热到940℃，轧制成25mm，38mm和64mm厚的板材；

③终轧退火为760℃，1h；

④每块板切成2片，且最后全部经带式打磨。

这一工艺制度下，从铸锭到板材最后得到的成品率为71％。当产量较大、板材较厚时，从铸锭到板材的成品率还可达到80％。成品率是决定最终成本及最终轧材价格的一个重要参数。

测试表明，板材末端的纵向和横向试样的拉伸性能均超过了MIL-T-9046JAB-1级和MIL-DTL46077F标准要求。

对于结构应用的板材，一般需经固溶处理和时效处理，但是，对于装甲应用，研究发现退火组织的防弹性能最好。Burkins等人研究了退火温度对Ti-6Al-4V合金防弹性能的影响，并对不同的形变热处理工艺对Ti-6Al-4V合金防弹性能的影响进行了评价。结果表明，对于板材的抗弹性能，交叉轧制的优于一般轧制的。α+β区轧制的优于β区轧制的；不退火的好于退火的，α+β区退火的优于β退火的，一旦β区退火后，再在α+β区退火，并不能恢复材料性能；轧态或退火态的好于固溶处理和时效态的。

钛用于地面车辆及装甲上时，常用的接合方法为焊接。人们对厚截面部件的焊接工艺研究很多。钛是一种极其活泼的金属，必须采取措施防止空气污染熔融金属，避免间隙元素进入材料中。目前许多部件(如M1A2主战坦克)都是利用钢铁生产设备加上惰性气体保护措施生产的。通常，焊枪喷嘴处用氩—氦混合气体进行二次保护，同时在背面进行三次保护。

GeneralDynamics公司和美国陆军实验室已对钛装甲如何取得满意的焊接效果、焊接的生产效率和现场焊接修补的可实施性进行了研究。对不同的切削工艺、焊接边缘的准备、惰性气体保护措施及焊接金属的化学性质对冲击性能和力学性能的影响进行了评价，开发出了可用于战车装甲生产的高速堆焊焊接工艺。但是，由于惰性气体保护比较复杂，钛的焊接方法将永远不会像钢装甲焊接那样简单且成本低廉，但钛的焊接成本也不是太高。

钛装甲的战地维修是必需的。战地维修应不需要附加惰性气体保护。美国陆军实验室已与俄亥俄州Edison焊接研究院达成协议，研究利用粉芯焊条而不用惰性气体保护的钛材现场维修焊接工艺。