工藝創(chuàng)新在航空材料中的作用(文件)
【正文】 材料的發(fā)展史首先是工藝創(chuàng)新的發(fā)展史葉片冷卻方式與渦輪進(jìn)口溫度的關(guān)系● F119發(fā)動(dòng)機(jī) (F22用 )的渦輪轉(zhuǎn)子葉片選用了第二代單晶高溫合金 PWA1484, 該材料本身的最高工作溫度為 1070℃ 左右，由于采用了計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)程序設(shè)計(jì)制造了超級冷卻葉片，使渦輪轉(zhuǎn)子葉片的工作溫度提高至 1621～ 1677 ℃ （F100發(fā)動(dòng)機(jī)為 1400℃ ）。大型單晶葉片與較小葉片對比GE公司用第二代單晶合金 ReneN5鑄出長 400mm、重 9Kg的 GE90發(fā)動(dòng)機(jī)單晶空心葉片。 BIAM采用機(jī)械振動(dòng)法 +熱控法制成，使用 1000次以上仍不損壞，而從英國進(jìn)口的葉輪使用 900次以下就損壞細(xì)晶葉盤與普通葉盤的晶粒度對比高溫合金定向葉片 /細(xì)晶輪轂整體葉盤● 雙性能精鑄工藝 粉末成形工藝的典例 高溫合金渦輪盤材料的發(fā)展史同樣離不開工藝創(chuàng)新的重要貢獻(xiàn)● 隨著航空發(fā)動(dòng)機(jī)推重比的不斷提高 ,渦輪盤材料的關(guān)鍵性地位越來越突出。 1980年，用熱等靜壓工藝制成的F404發(fā)動(dòng)機(jī) Rene’95粉末渦輪盤破裂而導(dǎo)致一等事故?！? 與鑄造工藝相比，由于具有快速凝固的特點(diǎn)，金相組織細(xì)小均勻，更適合于在噴射成形后經(jīng)少量變形（如熱軋、冷軋、超塑成形）加工成最終成品。從 1400℃ 的高溫合金熔液霧化沉積成盤件的實(shí)況噴射成形的 TiAl合金 (Ti48Al2Nb2Mn)環(huán)形件噴射成形設(shè)備（ 70Kg容量）●BIAM較早就建立了噴射成形設(shè)備（見圖）和開展了研究?！襁@是一種由高功率激光鍍覆技術(shù)與先進(jìn)的快速成形技術(shù)結(jié)合而成的金屬粉末熔化和直接沉積的新工藝●激光成形設(shè)備由一個(gè) 14KW CO 2激光器、一個(gè)特殊的粉末喂料系統(tǒng)和一個(gè)很大的可充氬的工作室（ ）組成，工件與激光束的三維相對運(yùn)動(dòng)通過計(jì)算機(jī)軟件控制（見圖）。●力學(xué)性能達(dá)到鍛件水平●可裁縫式地制成 “變成分 ”的材料和零件●一種比傳統(tǒng)補(bǔ)焊好得多的修補(bǔ)手段●應(yīng)用實(shí)例F/A18E/F已選定 4個(gè) Ti6Al4V大型構(gòu)件應(yīng)用此工藝鑒于激光成形工藝可顯著降低研制周期與成本，對航空工業(yè)高性能金屬構(gòu)件有戰(zhàn)略性重要意義，美國國防后勤局最近與明尼蘇達(dá)州的AeroMet 公司簽訂了 1900萬美元的多年協(xié)議，用激光成形法為軍用飛機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)制造鈦合金結(jié)構(gòu)件的試生產(chǎn)件，由 CAD文檔驅(qū)動(dòng)高功率激光器將鈦合金粉末熔結(jié)而制成近凈形件。左圖為兩種熱處理工藝的TC11鈦合金傘艙梁與 Ti1023合金鍛坯（厚 30mm）的疲勞裂紋擴(kuò)展特性。 鋁合金的 “T77”熱處理工藝—— 通過熱處理工藝創(chuàng)新提高綜合性能●改善強(qiáng)度與抗蝕性的匹配實(shí)例： B777大量選用 7055T77和 7150T77（見 B777選材圖）高強(qiáng)度鋁合金的發(fā)展與應(yīng)用● 該熱處理工藝的特點(diǎn)(1) 精確控溫的高溫固溶處理固溶處理溫度非常接近過燒溫度，因此必須精確控溫（ 177。第三級 較低溫度時(shí)效（溫度等同或接近第一次時(shí)效，通?？绽洌?，補(bǔ)充強(qiáng)化至應(yīng)有水平，即充分利用過飽和效果。——F22 是首例大量采用 RTM工藝的飛機(jī)。這一 90Kg重的大型復(fù)雜復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件制造技術(shù)的突破與RTM流動(dòng)模型（最佳注射部位及程序）的建立緊密相關(guān)。 鋁材 /樹脂基復(fù)合材料的層合工藝（ GLARE）空客研制的 A380是世界上最大的雙層客艙式的民用飛機(jī)，其載客量達(dá)555人。該工藝是將 玻璃纖維 /環(huán)氧樹脂復(fù)合材料在模子里交替層鋪并粘接在一起，然后在固化爐內(nèi)成形固化。 GLARE另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可以和單片鋁板一樣鉆孔和切削，便于制造和維修。一種成分創(chuàng)新的新材料的誕生，往往由于它獨(dú)有的特性而推動(dòng)一些工藝技術(shù)的發(fā)展，甚至創(chuàng)立一種嶄新的工藝技術(shù)；反過來，一種工藝創(chuàng)新的新技術(shù)的誕生，又往往由于它新的思路而推動(dòng)一些材料的發(fā)展，甚至創(chuàng)立一種嶄新的材料。演講完畢，謝謝觀看！。材料世界真的很精彩，而熱工藝的不斷創(chuàng)新正是這個(gè)材料世界中最精彩的內(nèi)容之一。圖中的橄欖色給出了 GLARE在 A380機(jī)身上的使用位置，此外 GLARE還用在垂直尾翼的前緣和水平穩(wěn)定面上?！?GLARE取代鋁板制造 A380機(jī)身壁板后，不但減重 25% ，而且具有更高的強(qiáng)度、更好的抗疲勞特性和更長的使用壽命。 2023年 5月 7日，空客公司在法國圖盧茲為 A380開始總裝舉行盛大慶祝儀式。 整體泡沫芯子 /纖維 /樹脂復(fù)合工藝● 工藝過程：模塑出包含肋條、桁條、電氣線路及其他附件的整體泡沫芯子 —— 固化 —— 纏繞以增強(qiáng)用的纖維 —— 送回模具注射樹脂 —— 固化。應(yīng)用實(shí)例：進(jìn)氣唇口，前機(jī)身部分隔框和構(gòu)架，燃油箱骨架和箱壁，中機(jī)身武器艙門帽形加強(qiáng)筋，機(jī)翼中間梁，尾翼的梁和肋?！?主要特點(diǎn)（與傳統(tǒng)的預(yù)浸料鋪疊 /熱壓成形工藝相比）①
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