材料設(shè)計漫談ppt課件-展示頁
2025-01-25 22:00本頁面
【正文】 重的不均勻，俗稱“大花臉”，對力學(xué)性能不利。 因此，很有必要通過下面的各種典型實例闡明工藝創(chuàng)新在材料發(fā)展中的顯要作用。 工藝創(chuàng)新在材料發(fā)展中的顯要作用 材料創(chuàng)新的內(nèi)涵包含 成分創(chuàng)新 和 工藝創(chuàng)新 兩大部分。 成分創(chuàng)新 在滿足材料需求方面的重要作用通常不會被人們忽視或忘卻； 工藝創(chuàng)新 在滿足材料需求方面的重要作用卻容易被一部分人忽視或忘卻。 1 塑性成形工藝的典例 鈦合金高低溫交替鍛造工藝 ● 金屬材料從鑄錠開坯經(jīng)坯料鍛造直至最終模鍛往往要經(jīng)過很多火次，每火的加熱溫度通常是從高溫遞減至較低溫度，國內(nèi)外鈦合金傳統(tǒng)的鍛造工藝也是如此。 ● 經(jīng)過研究和生產(chǎn)實踐，根據(jù)全程 組織設(shè)計 的概念，進行了 全程工藝設(shè)計 ，創(chuàng)立了 AHLT工藝， 即從鑄錠開坯直至最終模鍛進行全程的統(tǒng)籌安排，其鍛前加熱溫度經(jīng)歷了“高 —低 —高 —低”的程序，其中“高”指 β區(qū)加熱，“低”指 α＋ β區(qū)加熱。 俄羅斯和我國鈦合金盤高倍組織均勻性的對比 俄羅斯鈦合金盤的高低倍組織 我國鈦合金盤的高低倍組織 TC11鈦合金高壓壓氣機轉(zhuǎn)子，其壓氣機盤全部采用高低溫交替鍛造工藝。迄今為止， TC11仍是我國軍用工業(yè)中年用量最大的一種鈦合金牌號，有力地推動了鈦合金材料的發(fā)展。因此，國內(nèi)外均在發(fā)展高溫形變強韌化工藝，花樣頗多，如近 β鍛、準 β鍛、亞 β鍛、 β鍛、全 β鍛等，均在不同程度上提高了 KIC和蠕變強度，減慢了 da/dN，其 δ和ψ雖在多數(shù)情況下有不同程度降低，但并不影響使用可靠性。 性能上的變化取決于組織上的變化，而組織又取決工藝。其中以急冷式 β模鍛工藝為主要創(chuàng)新點的 TA12鈦合金應(yīng)用研究獲部級科技進步一等獎，而近β鍛造工藝獲國防科學(xué)技術(shù)一等獎。 測試溫度，℃ T C 6 鈦合金 3 0 C r M n S i A 鋼 2 A 1 1 鋁合金1 0 0 8 2 9 . 3 1 3 04 0 0 1 2 . 6 3 0 . 6 1 7 67 0 0 1 6 . 8 2 7 . 2 \三種材料的熱導(dǎo)率 W/(m?℃ ) —— 這三種工藝在定義上是有差別的，但相互聯(lián)系很緊密，就合而言之。鍛打?qū)毜兜蔫F坯產(chǎn)于印度，能被敘利亞工匠鍛成削鐵如泥的寶刀，但運至歐洲讓最高明的工匠鍛造時，卻脆得無法成形。 寶刀雖尚能找到，鍛造技術(shù)卻久已失傳。原來高含量碳的加入雖會導(dǎo)致脆性，但也能阻止晶粒長大而獲得超細晶粒（平均直徑為九個微米），從而在一定條件下使它處于超塑性狀態(tài)。 超大變形量連續(xù)冷拉工藝 ● 普通碳鋼的拉伸強度為 290～ 590MPa，但日本在 90年代將低碳鐵素體鋼經(jīng)特殊熱處理后再以 %變形量通過金剛石模板連續(xù)冷拉成超細纖維 (1m長的絲材坯料被拉成 1萬米的纖維 )，這時它的拉伸強度竟高達5300MPa， 同時又保留了鐵素體原來的塑性和韌性。 冷拉超細纖維的直徑越小，強度越高。 ● 單纖維冷拉效率低，近期發(fā)展的集束包套冷拉工藝可一次將上百根金屬絲坯拉制成超細纖維。拉制后用化學(xué)銑削法去除銅套，纖維表面光滑，截面均勻，還可防止斷絲。 ●冷拉超細纖維與碳纖維、芳綸纖維、玻璃纖維等組合成混合纖維，加入到樹脂基體中制成復(fù)合材料可發(fā)揮綜合性能優(yōu)勢，獲得飛機設(shè)計師們的青睞。W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。 ●與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（見圖）。 ●打算用 VDC工藝制造鈦合金風扇和壓氣機葉片，如能實現(xiàn)，則更是一個重大突破 。以 V22轉(zhuǎn)接座為例，降低成本 30%，加工和安裝時間減少 62% V22轉(zhuǎn)接座前后兩種方案的對比示意圖 主要靠關(guān)鍵技術(shù)及其誘人的效果壯了膽。 ●誘人的效果：鑄造系數(shù)從 ～ ；既精確控形，也精確控性。 ● 為什么敢用？ 美國、英國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口溫度的關(guān)系 ● F119發(fā)動機 (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，由于采用了計算流體動力學(xué)程序設(shè)計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)動機為 1400℃ ）。
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