工藝創(chuàng)新在航空材料中的作用(存儲(chǔ)版)
【正文】 藝相比）① 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(shù)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 整體泡沫芯子 /纖維 /樹(shù)脂復(fù)合工藝● 工藝過(guò)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(shù)脂 —— 固化?！?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(zhǎng)的使用壽命。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。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(guò)來(lái)，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。該工藝是將 玻璃纖維 /環(huán)氧樹(shù)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。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)。第三級(jí) 較低溫度時(shí)效（溫度等同或接近第一次時(shí)效，通常空冷），補(bǔ)充強(qiáng)化至應(yīng)有水平，即充分利用過(guò)飽和效果。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?！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(duì)運(yùn)動(dòng)通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件控制（見(jiàn)圖）?！? 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。 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(guó)進(jìn)口的葉輪使用 900次以下就損壞細(xì)晶葉盤(pán)與普通葉盤(pán)的晶粒度對(duì)比高溫合金定向葉片 /細(xì)晶輪轂整體葉盤(pán)● 雙性能精鑄工藝 粉末成形工藝的典例 高溫合金渦輪盤(pán)材料的發(fā)展史同樣離不開(kāi)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(pán)材料的關(guān)鍵性地位越來(lái)越突出。● 為什么敢用？美國(guó)、英國(guó)與航材院渦輪葉片用高溫合金的發(fā)展 高溫合金葉片材料的發(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(jí)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℃ ）?！衽c陶瓷型熔模鑄造相比，節(jié)省成本 40～ 50% ，減少了污染，提高了性能（見(jiàn)圖）。直徑 50?m纖維的強(qiáng)度為 4170MPa，直徑 15?m纖維的強(qiáng)度為 5300MPa。這是因?yàn)楫?dāng)含碳量高達(dá) % 時(shí)，雖可顯著提高鋼的強(qiáng)度和硬度，卻因形成大量脆性的滲碳體網(wǎng)狀組織而無(wú)法鍛打刀劍。這種關(guān)鍵性能上的戲劇性變化是單純依靠合金成分的改變所辦不到的。然而，鈦合金大型鍛件及其坯料的組織經(jīng)常出現(xiàn)嚴(yán)重的不均勻，俗稱 “大花臉 ”，對(duì)力學(xué)性能不利。羅公司生產(chǎn)的三軸式渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)最具特色。2. 航空材料發(fā)展背景● 先進(jìn)飛機(jī)及其發(fā)動(dòng)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(dòng)力。高性能 高效率 低成本 低污染●不同的使用對(duì)象和不同的歷史時(shí)期，材料發(fā)展的驅(qū)動(dòng)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。F35 (JSF, 2023年開(kāi)始服役，空中霸主）◇ 輕型多用途◇ Mmax=，不超音速巡航◇ 隱身◇ 價(jià)廉， 2800～ 3500萬(wàn)美元 /架◇ 美三軍和英皇家海軍共訂購(gòu) 3002架，以色列、新加坡、希臘、波蘭、韓國(guó)、澳大利亞、臺(tái)灣都要加盟X45 (2023開(kāi)始服役，無(wú)人作戰(zhàn)飛機(jī)）◇ 飛行高度最終目標(biāo)為 ◇ 2023年將讓無(wú)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(wú)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
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