工藝創(chuàng)新在航空材料中的作用(已修改)
2025-01-22 22:37 本頁面
【正文】 目錄1. 前言2. 航空材料發(fā)展背景3. 工藝創(chuàng)新在航空材料發(fā)展中的顯要作用 塑性成形工藝的典例 凝固成形工藝的典例 粉末成形工藝的典例 熱處理工藝的典例 復(fù)合工藝的典例4. 結(jié)束語1. 前言●材料發(fā)展的驅(qū)動力 —— 永無止境地追求兩 “高 ”兩 “低 ”的目標(biāo)。高性能 高效率 低成本 低污染●不同的使用對象和不同的歷史時期，材料發(fā)展的驅(qū)動力可能有不同的側(cè)重，但是應(yīng)綜合考慮兩 “高 ”兩 “低 ”的要求。●材料的力學(xué)性能和使用可靠性取決于組織結(jié)構(gòu)（包括缺陷情況），而組織結(jié)構(gòu)不僅取決于成分，而且取決于工藝（制備技術(shù)）?！癫牧习l(fā)展的創(chuàng)新途徑（成分創(chuàng)新、工藝創(chuàng)新）目的都是在更高層次上滿足兩 “高 ”兩 “低 ”的要求?！癫煌木唧w情況下，材料創(chuàng)新途徑可能有不同的側(cè)重，但都應(yīng)把成分創(chuàng)新與工藝創(chuàng)新緊密結(jié)合起來。在很多情況下，工藝創(chuàng)新往往是最有效的綜合達(dá)到兩 “高 ”兩 “低 ”目標(biāo)的途徑。2. 航空材料發(fā)展背景● 先進(jìn)飛機(jī)及其發(fā)動機(jī)（特別是軍用的）的需求是航空材料發(fā)展的強(qiáng)大推動力?！?美國 21世紀(jì)保持空中優(yōu)勢的主要支柱：◇ 三大戰(zhàn)斗機(jī)： F/A18E/F， F/A22， F35◇ 無人機(jī)：偵察機(jī)和作戰(zhàn)機(jī)◇ 轟炸機(jī)： B2和高超音速轟炸機(jī)F/A18E/F（超黃蜂， 2023年開始服役，艦載機(jī)）◇ F/A18C/D（黃蜂）的放大型（增大 25% ）◇ 作戰(zhàn)半徑增大約 40%◇ 可生存性大 6～ 10倍◇ 武器掛點(diǎn)增加 2個◇ 隱身性能提高F/A22（ 猛禽， 2023年開始服役，四代機(jī)典型代表）◇ 隱身◇ 巡航 ， Mmax=◇ 非常規(guī)機(jī)動性好◇ 先敵發(fā)現(xiàn)，先敵開火，先敵摧毀。 2023年 4月 29日開始的使用試驗證實，一次演習(xí)中用 5架 F15對付一架 F/A22， F/A22在 3分鐘內(nèi)完成了攻擊， F15甚至還未看見 F/A22。F35 (JSF, 2023年開始服役，空中霸主）◇ 輕型多用途◇ Mmax=，不超音速巡航◇ 隱身◇ 價廉， 2800～ 3500萬美元 /架◇ 美三軍和英皇家海軍共訂購 3002架，以色列、新加坡、希臘、波蘭、韓國、澳大利亞、臺灣都要加盟X45 (2023開始服役，無人作戰(zhàn)飛機(jī)）◇ 飛行高度最終目標(biāo)為 ◇ 2023年將讓無人作戰(zhàn)機(jī)與人工駕駛機(jī)混合戰(zhàn)斗訓(xùn)練◇ 2023年 5月 22日 X45A首次秘密試飛成功◇ 隱身、無尾B2 （幽靈， 已服役，隱形轟炸機(jī)）◇ 隱形，雷達(dá)截面積 ◇ 遠(yuǎn)程，航程（空中加油一次）＞ 18530km◇ 精確制導(dǎo)，每架可投擲 16顆 2023磅鉆地彈◇ 與 F/A22組成一支能快速部署的全球隱身打擊特遣部隊B3 (概念設(shè)計圖， 2025年開始服役，高超音速轟炸機(jī)）◇ M＞ 5， 1小時內(nèi)橫越大西洋，幾小時內(nèi)轟炸世界上任何地點(diǎn)◇ 隱身◇ 載彈量 ≥B52美國軍用飛機(jī)上各種材料用量占機(jī)體結(jié)構(gòu)總量的百分比● 隨著軍用飛機(jī)的發(fā)展，各種材料在飛機(jī)機(jī)體上的用量不斷變化，總的趨勢是復(fù)合材料和鈦合金的用量逐漸增多SR71高空高速偵察機(jī)● 高超音速轟炸機(jī)用材必然要發(fā)生很大變化。即使早期研制成功的 SR71高空高速偵察機(jī)（ M=3），由于蒙皮溫度已相當(dāng)高，故鈦合金用量高達(dá)93% 。當(dāng) M5時，蒙皮溫度高達(dá)數(shù)千華氏度，材料問題非常突出。波音民機(jī)機(jī)體上鈦合金和復(fù)合材料的用量（ %）● 隨著民用飛機(jī)的發(fā)展，各種材料在飛機(jī)機(jī)體上的用量也有變化，總的趨勢也是復(fù)合材料和鈦合金的用量不斷增多。波音飛機(jī)鈦用量隨年代的變化 空客民機(jī)機(jī)體上鈦合金和復(fù)合材料的用量（ % ）● 美國 21世紀(jì)保持空中優(yōu)勢的高性能發(fā)動機(jī)◇ F414（推重比 9， F/A18E/F用）◇ F119（推重比 10， F/A22用）◇ F135（ F119的推力增大型， F35用）◇ 推重比 15～ 20發(fā)動機(jī)（綜合高性能渦輪發(fā)動機(jī)技術(shù)）◇ 高超音速飛機(jī)用沖壓噴氣發(fā)動機(jī)F119發(fā)動機(jī)（ F/A22用）高超音速飛機(jī) X43A采用沖壓噴氣發(fā)動機(jī)以三軸式結(jié)構(gòu)和全鈦壓氣機(jī)為主要特色的遄達(dá)發(fā)動機(jī)和 RB211發(fā)動機(jī)● 現(xiàn)代民用飛機(jī)均采用渦扇發(fā)動機(jī)作為動力裝置，而其中羅 羅公司生產(chǎn)的三軸式渦扇發(fā)動機(jī)最具特色。發(fā)動機(jī)上各種材料用量的變化趨勢● 隨著航空發(fā)動機(jī)的發(fā)展，各種材料在發(fā)動機(jī)中的用量不斷變化?？偟内厔菔菑匿摗X時代逐漸轉(zhuǎn)化成冷端以鈦為主、熱端以鎳為主的鎳、鈦、鋼 “三國鼎立 ”的時代。未來的趨勢是部分地被樹脂基、金屬基、陶瓷基復(fù)合材料和金屬間化合物所取代。3. 工藝創(chuàng)新在航空材料發(fā)展中的顯要作用 從上述發(fā)展
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