工藝創(chuàng)新在航空材料中的作用-在線瀏覽
2025-02-15 22:37本頁(yè)面
【正文】 ）◇ 高超音速飛機(jī)用沖壓噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)F119發(fā)動(dòng)機(jī)（ F/A22用）高超音速飛機(jī) X43A采用沖壓噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)以三軸式結(jié)構(gòu)和全鈦壓氣機(jī)為主要特色的遄達(dá)發(fā)動(dòng)機(jī)和 RB211發(fā)動(dòng)機(jī)● 現(xiàn)代民用飛機(jī)均采用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力裝置，而其中羅 發(fā)動(dòng)機(jī)上各種材料用量的變化趨勢(shì)● 隨著航空發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展，各種材料在發(fā)動(dòng)機(jī)中的用量不斷變化。未來(lái)的趨勢(shì)是部分地被樹(shù)脂基、金屬基、陶瓷基復(fù)合材料和金屬間化合物所取代。成分創(chuàng)新在滿足飛機(jī)及其發(fā)動(dòng)機(jī)需求方面的重要作用通常不會(huì)被人們忽視或忘卻，而工藝創(chuàng)新在滿足飛機(jī)及其發(fā)動(dòng)機(jī)需求方面的重要作用卻容易被一部分人忽視或忘卻。 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(kāi)坯經(jīng)坯料鍛造直至最終模鍛往往要經(jīng)過(guò)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(guó)內(nèi)外鈦合金傳統(tǒng)的鍛造工藝也是如此?！窠?jīng)過(guò)研究和生產(chǎn)實(shí)踐，我們根據(jù)全程組織設(shè)計(jì)的概念，進(jìn)行了全程工藝設(shè)計(jì)，創(chuàng)立了 AHLT工藝，即從鑄錠開(kāi)坯直至最終模鍛進(jìn)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(guó)鈦合金盤(pán)高倍組織均勻性的對(duì)比俄羅斯鈦合金盤(pán)的高低倍組織我國(guó)鈦合金盤(pán)的高低倍組織TC11鈦合金高壓壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子，其壓氣機(jī)盤(pán)全部采用高低溫交替鍛造工藝。迄今為止， TC11仍是我國(guó)軍用工業(yè)中年用量最大的一種鈦合金牌號(hào)，有力地推動(dòng)了鈦合金材料的發(fā)展。因此，國(guó)內(nèi)外均在發(fā)展高溫形變強(qiáng)韌化工藝，花樣頗多，如近 β鍛、準(zhǔn) 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(qiáng)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?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)的 TA12鈦合金應(yīng)用研究獲部級(jí)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)，而近β鍛造工藝最近獲國(guó)防科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)。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(yùn)至歐洲讓最高明的工匠鍛造時(shí)，卻脆得無(wú)法成形。寶刀雖尚能找到，鍛造技術(shù)卻久已失傳。原來(lái)高含量碳的加入雖會(huì)導(dǎo)致脆性，但也能阻止晶粒長(zhǎng)大而獲得超細(xì)晶粒（平均直徑為九個(gè)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(qiáng)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(guò)金剛石模板連續(xù)冷拉成超細(xì)纖維 (1m長(zhǎng)的絲材坯料被拉成 1萬(wàn)米的纖維 )，這時(shí)它的拉伸強(qiáng)度竟高達(dá)5300MPa，同時(shí)又保留了鐵素體原來(lái)的塑性和韌性。冷拉超細(xì)纖維的直徑越小，強(qiáng)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(xì)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?！窭淅?xì)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(shù)脂基體中制成復(fù)合材料可發(fā)揮綜合性能優(yōu)勢(shì)，獲得飛機(jī)設(shè)計(jì)師們的青睞?！穹?GMM（重力金屬型鑄造）和 VDC（真空金屬模鑄造）。鈦合金金屬型鑄件與陶瓷型鑄件、鍛件的性能對(duì)比●已用 GMM工藝制造了 F119發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)第 5級(jí)阻燃鈦合金可調(diào)式導(dǎo)流葉片精鑄件（見(jiàn)圖） 。F119發(fā)動(dòng)機(jī)（ F/A22用） F119發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)第 5級(jí)阻燃鈦合金可調(diào)式導(dǎo)流葉片金屬型鑄件●小型件 → 大型整體發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣 → 大型復(fù)雜整體飛機(jī)結(jié)構(gòu)件●應(yīng)用典例之一 ——V22 Osprey 垂直起落飛機(jī)（傾轉(zhuǎn)式旋翼）的轉(zhuǎn)接座（見(jiàn)圖）V22 Osprey飛機(jī) Ti6Al4V 轉(zhuǎn)接座 大型復(fù)雜整體結(jié)構(gòu)件熔模精鑄●應(yīng)用典例之二 ——F22 飛機(jī)的垂尾方向舵作動(dòng)筒支座F22（ 2023年前開(kāi)始服役）● 為什么要用？主要是為了大幅度減少零件數(shù)而顯著降低成本、縮短周期和減輕結(jié)構(gòu)重量?！袢箨P(guān)鍵技術(shù)： (1)計(jì)算機(jī)技術(shù)（特別是工藝模擬）； (2)熱等靜壓； (3)β熱處理。●促進(jìn)了鈦合金鑄件在 F22等飛機(jī)上的大量應(yīng)用， F22就有 6個(gè)大型 Ti6Al4V鑄件，連 F22的側(cè)機(jī)身與機(jī)翼的接頭這種非常關(guān)鍵的零件都采用了 Ti6Al4V鑄件，無(wú)疑這是鈦合金鑄造技術(shù)邁出的非常大的一步！——2023 年初 Howmet公司又接到一批 F22大型鈦鑄件的訂貨合同，總價(jià)值 800萬(wàn)美元。具有如此復(fù)雜的冷卻孔道的葉片要精鑄成單晶材料，其工藝創(chuàng)新的技術(shù)含量是非常高的，也可從中看到工藝創(chuàng)新在材料發(fā)展中的重要地位。例如型芯材料（定向常用氧化硅，單晶常用氧化鋁），凝固成形過(guò)程的數(shù)值模擬等。地面燃
研究報(bào)告相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1