鈦合金在航空工業(yè)上的應(yīng)用分為飛機(jī)結(jié)構(gòu)鈦合金和發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)鈦合金。航天方面，鈦合金主要作為火箭、導(dǎo)彈及宇宙飛船等的結(jié)構(gòu)、容器制造材料。飛機(jī)結(jié)構(gòu)鈦合金使用溫度要求一般為350℃以下，要求具有高的比強(qiáng)度、良好的韌性、優(yōu)異的抗疲勞性能、良好的焊接工藝性能等。發(fā)動機(jī)用鈦合金要求具有高的比強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性好、抗氧化、抗蠕變等性能。航天飛行器除航空用鈦合金的性能需求外，還要求能夠耐高溫、抗輻射等。

       飛機(jī)鈦合金結(jié)構(gòu)件主要應(yīng)用部位有起落架部件、框、梁、機(jī)身蒙皮、隔熱罩等。俄羅斯的伊爾-76飛機(jī)采用高強(qiáng)度BT22鈦合金制造起落架和承力梁等關(guān)鍵部件。波音747主起落架傳動橫梁材料為Ti-6Al-4V，鍛件長6.20米、寬0.95米，質(zhì)量達(dá)1545千克。高強(qiáng)高韌Ti-62222S鈦合金被用在C-17飛機(jī)水平安定面轉(zhuǎn)軸關(guān)鍵部位。F-22飛機(jī)發(fā)動機(jī)所處的后機(jī)身區(qū)域及機(jī)尾隔熱罩設(shè)計(jì)為鈦合金薄壁結(jié)構(gòu)，具備良好的耐溫性能。

       航空發(fā)動機(jī)方面，鈦合金材料的應(yīng)用領(lǐng)域有壓氣機(jī)盤、葉片、鼓筒、高壓壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子、壓氣機(jī)機(jī)匣等?，F(xiàn)代渦輪發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)重量的30%左右為采用鈦合金材料制造，鈦合金的應(yīng)用降低了壓縮機(jī)葉片和風(fēng)扇葉片的質(zhì)量，同時(shí)還延長了零部件的壽命與檢查間隔。波音747-8GENX發(fā)動機(jī)風(fēng)扇葉片的前緣與尖部，采用了鈦合金防護(hù)套，在10年的服役期內(nèi)僅做過3次更換。

       航空用鈦合金鍛件需要經(jīng)過鑄錠、制坯、模鍛、機(jī)加等過程，獲得所需要的材料組織和性能，往往用其來制造飛機(jī)骨架主承力構(gòu)件和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子等。按照HB5024-1989，大型鍛件的外徑不小于500毫米。隨著飛機(jī)和發(fā)動機(jī)的發(fā)展，航空鍛件的質(zhì)量要求越來越高、尺寸越來越大、形狀越來越復(fù)雜。飛機(jī)結(jié)構(gòu)件外形復(fù)雜，材料利用率一般不超過10%。F-22飛機(jī)四個(gè)大型主承力加強(qiáng)框材料為Ti-6Al-4V ELI，模鍛件的投影面積為4.06～5.67平方米。近年來，我國航空鈦合金的專業(yè)化鍛造設(shè)備有了大幅度提升，現(xiàn)已經(jīng)可以生產(chǎn)出5平方米級別的鈦合金整體鍛件。

       航天飛行器在超高溫、超低溫、高真空、高應(yīng)力、強(qiáng)腐蝕等極端條件下工作，除需要高超的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)外，還依賴材料所具有的優(yōu)異特性和功能。鈦合金在制造燃料儲箱、火箭發(fā)動機(jī)殼體、火箭噴嘴導(dǎo)管、人造衛(wèi)星外殼等方面得到了典型應(yīng)用。

       由于鈦合金材料優(yōu)異的性能，某些航空飛行器的重點(diǎn)部位也采用鈦合金材料制造。如進(jìn)氣道唇口是采用鈦合金材料3D打印方式制造的零件，實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)件與功能件的整體化設(shè)計(jì)、制造等。

       航空航天工業(yè)中常用的鈦合金緊固件主要包括鉚釘、螺栓及特種緊固件等。

       美國F-22飛機(jī)上使用的鈦合金緊固件有：高強(qiáng)鈦合金螺栓、環(huán)槽釘、光桿錐度高鎖螺栓、自夾持螺栓、鈦鈮鉚釘及粘接螺母。我國2014年首飛的國產(chǎn)商用大飛機(jī)C919，單機(jī)鈦合金緊固件用量達(dá)20萬件以上。鈦合金緊固件的開發(fā)和應(yīng)用，為飛機(jī)結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步減重提供了可能。波音747飛機(jī)緊固件以鈦代鋼后，其結(jié)構(gòu)重量減輕1814千克。俄羅斯的伊爾-96飛機(jī)一架用14.2萬緊固件，以鈦代鋼后減重600千克。

       鈦合金具有優(yōu)異的耐腐蝕性能，其正電位與碳纖維復(fù)合材料相匹配，可有效防止緊固件的電位腐蝕。Ti45Nb合金是美國航空航天工業(yè)大量應(yīng)用的鉚釘材料，該材料在退火狀態(tài)具有較好的拉伸性能和剪切強(qiáng)度，可替代純鈦鉚釘。Ti45Nb材料還具有較高的塑性，適合于復(fù)合材料制造用連接鉚釘。

       近年來，美鋁公司開發(fā)的Timeta1555鈦合金高強(qiáng)螺栓，其固溶時(shí)效后抗拉強(qiáng)度達(dá)1300MPa以上、雙剪切強(qiáng)度大于745MPa，延伸率大于10%。為了緊跟國際高端鈦合金緊固件的發(fā)展趨勢，西工大超晶公司與信陽航天標(biāo)準(zhǔn)件廠聯(lián)合研發(fā)了緊固件專用TB8鈦合金棒絲材，用其制造的螺栓抗拉強(qiáng)度高達(dá)1280MPa。鈦合金緊固件研發(fā)是一項(xiàng)非常復(fù)雜和長期的工作。