工藝創(chuàng)新在航空材料中的作用-全文預(yù)覽
【正文】 制品設(shè)計自由度大，各種復(fù)雜異形件均不必縫合，有利于結(jié)構(gòu)整體化和提高強度、剛度、抗分層、抗沖擊等綜合性能；② 材料空隙率很低（ 0～ % ）；③ 纖維含量高，可達 50～ 60% ，甚至 75% ；④ 尺寸精確，重復(fù)性好，裝配工時顯著減少；⑤ 能耗低，生產(chǎn)周期短，成本降低 20% ，增強了與金屬件的競爭力（金屬件雖比 RTM成本還低 10% ，但重 40% ）；⑥ 工作環(huán)境好—— 對樹脂的要求① 耐熱性、耐濕性、韌性等性能仍應(yīng)滿足使用要求；② 在室溫或較低溫度下具有低粘度 (～ 1Pa(2) 三級時效第一級 較低溫度時效（通常水冷），達 90% 強度。m1/2Δ K， kg不同 β熱處理工藝對鈦合金力學(xué)性能的影響不同熱處理工藝對 TC11鈦合金顯微組織的影響α＋ β空冷二重?zé)崽幚?β急冷二重?zé)崽幚恙驴绽涠責(zé)崽幚?BRCT熱處理BRCT熱處理的 TC11鈦合金的拉伸斷口特征a、穿晶斷裂； b、局部沿晶斷裂BRCT熱處理的 TC11鈦合金壓氣機盤BRCT熱處理的TC11鈦合金傘艙梁TC11鈦合金壓氣機盤的室溫拉伸性能、缺口敏感系數(shù)、沖擊韌性和斷裂韌性TC11鈦合金壓氣機盤的蠕變和熱穩(wěn)定性*本表中所列的蠕變試樣 100小時試驗后的室溫拉伸性能?！裆a(chǎn)周期短，可快速反應(yīng)?，F(xiàn)改用噴射成形工藝并制成 5個成品盤（見圖）， 200MPa，即將進行超轉(zhuǎn)試驗和發(fā)動機試車。◇ PW 發(fā)動機公司和 Howmet公司制備的噴射成形（ +熱等靜壓 +環(huán)軋） In718合金高壓渦輪機匣已分別在 PW4000 和 F100PW220 發(fā)動機上通過了試車。需 2萬～ t擠壓機。● 原來采用變形工藝的渦輪盤材料，由于偏析等問題很難妥善解決，其高溫蠕變抗力和疲勞性能等難以滿足較高推重比發(fā)動機的要求，于是美國創(chuàng)立了新的粉末盤的工藝路線。目的是避免或減少與粗晶伴生的連續(xù)析出碳化物、偏析和微觀縮孔，提高疲勞性能和使用可靠性。 (a) (b)單晶渦輪空心葉片網(wǎng)格劃分 (a)凝固過程三維溫度場數(shù)值模擬結(jié)果 (b)無論是定向凝固還是單晶葉片，可工藝創(chuàng)新之處是很多的。●誘人的效果：鑄造系數(shù)從 ～ ；既精確控形，也精確控性。●打算用 VDC工藝制造鈦合金風(fēng)扇和壓氣機葉片，如能實現(xiàn)，則更是一個重大突破。 凝固成形工藝的典例 金屬型精鑄工藝●美 Howmet公司和 PW 公司聯(lián)合推出， 1991年開始用于高溫合金，后來又用于鈦合金。包套用銅制成，具有很好的潤滑性。這與組織的細化和缺陷的減少有關(guān)。直到20世紀(jì) 60年代，美國斯坦福大學(xué)的兩位冶金師揭開了大馬士革寶刀的秘密。美國 GE公司采用近等溫塑性加工工藝發(fā)展 TiAl系金屬間化合物材料●等溫或近等溫塑性加工也促進了難變形的 TiAl系金屬間化合物材料的發(fā)展●創(chuàng)新性等溫或近等溫塑性加工工藝促進了SP700(2Mo2Fe)等新型超塑性鈦合金的發(fā)展● 一個古老的典型實例 大馬士革鋼寶刀的歷史故事早在 11世紀(jì)末到 13世紀(jì)末的 200年里，驃悍的阿拉伯騎兵那閃閃發(fā)光、鋒利無比的大馬士革寶刀曾使東征的十字軍聞風(fēng)喪膽。鈦合金不同類型的顯微組織123456 987 101112131415TA12鈦合金高壓壓氣機盤和鼓筒（采用急冷式 β模鍛工藝）百花齊放的各種高溫形變強韌化工藝均取得良好效果和不同程度的應(yīng)用。 鈦合金高溫形變強韌化工藝傳統(tǒng)的 α＋ β鍛造工藝雖能獲得較高的 δ、 ψ，但 KIC低，da/dN快，蠕變抗力低，這不適應(yīng)損傷容限設(shè)計和高溫零件的要求。該工藝獲得了均勻的金相組織和優(yōu)良的綜合性能。因此，很有必要通過下面的各種典型實例闡明工藝創(chuàng)新在航空材料發(fā)展中的顯要作用?？偟内厔菔菑匿?、鋁時代逐漸轉(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。波音民機機體上鈦合金和復(fù)合材料的用量（ %）● 隨著民用飛機的發(fā)展，各種材料在飛機機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。 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?！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。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
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