本文阐述了合金化、热变形模式和热处理对钛合金及其焊接接头的结构、力学性能和适用性特征的影响；确定了钛合金在海洋工程和核电工程中的主要应用领域。将从以下几部分进行呈现：（一）俄罗斯海洋工程用钛合金的发展；（二）开发用于核电站蒸汽发生器的钛合金材料和技术；（三）5B 和 37 钛合金化学成分和相组成的特殊性；（四）开发具有结构和织构强化功能的现代化的材料；（五）钛合金的焊接；（六）钛合金的应用经验；（七）钛合金在核电站领域应用的扩展。

（一）俄罗斯海洋工程用钛合金的发展俄罗斯钛合金的发展经验和用钛合金制造的造船结构 30 年的运行情况表明，海洋工程用可焊接钛合金的最佳组分近α钛合金。相关的合金有PT-7M、PT-1M、PT-3B、5B、37 和其他一些合金。普罗米修斯中央结构材料研究院研发的上述合金，作为船用焊接结构使用时，具有良好的可焊性、高腐蚀机械强度和工艺性能。近α钛合金的主要特征之一是在β→α转变过程中实际上不存在相致加工硬化，无法通过热处理方法提高金属的强度、延展性和韧性。提高近α钛合金的强度主要有两种方法：优化合金材料以及通过动态和应变后再结晶细化其结构。普罗米修斯中央结构材料研究院在合金开发过程中用作合金元素的清单相当有限：铝、碳、氮、氧（α-稳定剂）；钒、钼、铌、铁、硅、钌（β-稳定剂）；锆（中性硬化剂）。铝和钼当量被用作合金元素可接受含量的主要标准，这有助于预测钛合金的机械性能、可焊性和抗腐蚀开裂性水平。钼当量是合金中所有合金元素和杂质元素-β-稳定剂当量浓度的总和，反映了对淬火现象的敏感性。铝当量作为 α 稳定剂和中性硬化剂当量含量之和，反映了 α 相的稳定性。稳定的复合合金化 α- 和近α-合金通常被认为是钼当量值不超过 2.0-2.5% 的合金。然而，经验表明，当α-和β-稳定剂的含量接近临界值时，钼当量限值会增加到 2.8-3.0%。用于海洋应用的可焊接近α合金的铝当量限值约为 9%。在开发复杂合金过程中积累的经验表明，多组分合金可实现最大的强化效果。同时，合金成分的复杂化会导致固溶体中异质化学键数量的增加，从而导致晶格畸变的增加。复合合金在不同程度上提高了 α 相和 β 相的强度，同时缩小了相成分的强度差异，从而使加载下的塑性变形更加均匀，相成分的强度得到更全面的发挥。另一方面，多组分掺杂能更有效地利用晶格原子间的结合强度。因此，在多组分合金中，铝和钼当量极限值相同的不同成分可能具有不同的强度和塑性特性。这种差异并不总是可以用以前从双系统和三系统研究中得出的现有硬化系数来计算。根据普罗米修斯中央结构材料研究院开发的α合金和近α合金的数据，对不同元素的硬化系数进行了估算。从而明确了合金强度与其成分之间的经验依赖关系：在高列宁院士的科学监督下进行的研究表明，要确保产品和结构（特别是高强度合金）的高水平性能特征，合金的杂质纯度非常重要，而使用最高等级的海绵钛和数量有限的高质量合金废料可以确保这一点。由普罗米修斯中央结构材料研究院开发的合金符合或接近 ELI 级（表 1）--外国类似合金中最干净。表1. 钛合金主要杂质的最大含量在高列宁院士的直接参与下，对船用合金的氢含量提出了更严格的要求，并将其付诸实施，从而排除了焊接结构在延迟断裂情况下形成裂缝的可能性。普罗米修斯中央结果材料研究院的研究表明，当碳含量达到 0.12-0.14% 时，碳是一种有效的硬化剂，不会降低近α合金5B和37的性能特征。在 PT-3B 合金的生产过程中也使用了碳作为添加剂，以弥补基体（海绵、废料）强度的降低。为了在实践中实现这一目标，我们开发了微合金化技术和复杂中间合金的技术。