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(jì)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(qiáng)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(dá) 50～ 60% ，甚至 75% ；④ 尺寸精確，重復(fù)性好，裝配工時(shí)顯著減少；⑤ 能耗低，生產(chǎn)周期短，成本降低 20% ，增強(qiáng)了與金屬件的競(jìng)爭(zhēng)力（金屬件雖比 RTM成本還低 10% ，但重 40% ）；⑥ 工作環(huán)境好—— 對(duì)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(jí)時(shí)效第一級(jí) 較低溫度時(shí)效（通常水冷），達(dá) 90% 強(qiáng)度。m1/2Δ K， kg不同 β熱處理工藝對(duì)鈦合金力學(xué)性能的影響不同熱處理工藝對(duì) 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(jī)盤BRCT熱處理的TC11鈦合金傘艙梁TC11鈦合金壓氣機(jī)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(jī)盤的蠕變和熱穩(wěn)定性*本表中所列的蠕變?cè)嚇?100小時(shí)試驗(yàn)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(gè)成品盤（見圖）， 200MPa，即將進(jìn)行超轉(zhuǎn)試驗(yàn)和發(fā)動(dòng)機(jī)試車?！? PW 發(fā)動(dòng)機(jī)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(jī)匣已分別在 PW4000 和 F100PW220 發(fā)動(dòng)機(jī)上通過了試車。需 2萬(wàn)～ t擠壓機(jī)?！瘛≡瓉?lái)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(dòng)機(jī)的要求，于是美國(guó)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(chǎng)數(shù)值模擬結(jié)果 (b)無(wú)論是定向凝固還是單晶葉片，可工藝創(chuàng)新之處是很多的?！裾T人的效果：鑄造系數(shù)從 ～ ；既精確控形，也精確控性?！翊蛩阌?VDC工藝制造鈦合金風(fēng)扇和壓氣機(jī)葉片，如能實(shí)現(xiàn)，則更是一個(gè)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(lái)又用于鈦合金。包套用銅制成，具有很好的潤(rùn)滑性。這與組織的細(xì)化和缺陷的減少有關(guān)。直到20世紀(jì) 60年代，美國(guó)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(guó) 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(jìn)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(jìn)了SP700(2Mo2Fe)等新型超塑性鈦合金的發(fā)展● 一個(gè)古老的典型實(shí)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(wú)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(jī)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(qiáng)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(qiáng)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(jì)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(shí)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?shì)是從鋼、鋁時(shí)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(guó)鼎立 ”的時(shí)代。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(shì)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(yàn)證實(shí)，一次演習(xí)中用 5架 F15對(duì)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(lái)。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(yǔ)1. 前言●材料發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力 —— 永無(wú)止境地追求兩 “高
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