工藝創(chuàng)新在航空材料中的作用講義-閱讀頁
2025-01-24 22:32本頁面
【正文】 機的單晶葉片更大（見圖）●大型葉片單晶工藝的難度更大 高溫合金整體葉盤精鑄工藝用于 760℃ 以下工作的高溫合金零件。細化途徑：振動法、熱控法、細化劑法● 細晶精鑄工藝斯貝發(fā)動機起動器細晶葉盤。有人把它譽為 “發(fā)動機的皇冠 ”（渦輪葉片則譽為 “皇冠上的眾多明珠 ”）。●高溫合金粉末盤的工藝路線GE公司早期沒有采用 PW 公司的超塑性鍛造工藝，而采用了熱等靜壓工藝。后來歐美的粉末盤都采用了 “擠壓開坯 +超塑性鍛造 ”的工藝，以保證消除尺寸過大的陶瓷夾雜和改善組織性能?！? BIAM研制成功的 FGH95渦輪盤與 DD3單晶葉片已在渦軸發(fā)動機上長期試車通過 噴射成形工藝◇ 與多工序的鑄錠 /熱變形的傳統(tǒng)工藝相比，由于它是由金屬液直接霧化和沉積成近凈型半成品，因此周期短，成本低?！? 適合于一些難變形合金或鑄造時易嚴重偏析的合金（如 TiAl合金）●鋁合金、高溫合金、鈦合金、金屬間化合物均適用●優(yōu)越性三種噴射成形方式的示意圖●應用情況◇ 美國海軍的噴射成形 In625合金大口徑厚壁管等已用于艦艇魚雷發(fā)射管、尾軸及軸密封套等。◇ GE公司噴射成形高溫合金渦輪盤將用于新一代GE90發(fā)動機，見圖。航天某渦扇發(fā)動機的 GH742渦輪盤很易鍛裂， 。某渦扇發(fā)動機用 GH742噴射成形沉積坯制成渦輪盤半成品的過程噴射成形 GH742渦輪盤成品 激光成形（ Lasform）工藝●在美政府的國防先進研究項目局和海軍研究辦公室的資助下，由兩個大學（ Johns Hopkins大學和賓夕法尼亞州大學）、兩個公司（ MTS系統(tǒng)公司和 AeroMet公司）聯(lián)合研究成功。激光成形設備●優(yōu)越性●是軟件驅動的柔性加工，不用添置加工設備、工夾具等硬件，最適用于通常要改變設計的研制工作?！癫牧侠寐矢摺＆聼崽幚淼奶卮?Ti6Al4V鍛件（ F22后機身隔框） 鈦合金 β熱處理工藝 熱處理工藝的典例損傷容限設計用的 TC11鈦合金采用了一種新型的 β熱處理工藝 ——BRCT 熱處理。 **ψ/ψ0為520℃ (BRCT)或 500℃ (α＋ β熱處理 )100h或 500h熱暴露后與暴露前斷面收縮率的比值。 CT試樣， LT取向，室溫，空氣， R=， f=5～ 13Hz10 15 20 25 30 3540 5040 60 80 100 140104103 MPamm3/2da/dN，mm/周TC11(β熱處理)TC11(α＋β熱處理)Ti10V2Fe3Al 高溫合金粉末盤的雙性能熱處理工藝F119的 DTPIn100粉末盤采用雙性能熱處理，高溫處理的外緣獲得高的 K1C、 蠕變抗力和低的 da/dN，而低溫處理的內緣則獲得高的 。3℃ ），出爐后水冷（一般采用滾道式上下噴水）。第二級 較高溫度過時效（通常水冷），以提高抗腐蝕性。 復合工藝的典例 樹脂轉移成形（ RTM）—— 在室溫或較低溫度下靠加壓（抽真空）將低粘度的樹脂注入放好預成型坯（編織好的增強纖維）的密閉模中，而后加熱固化。S)；③ 對增強纖維有良好的浸潤性、匹配性和粘附性；④ 固化時不產(chǎn)生揮發(fā)物或其他不良副反應；—— 環(huán)氧樹脂一般能適應上述要求，如用雙馬來酰亞胺，則可用各種單體與它聚合或加入活性稀釋劑。有 400多個零件采用RTM?！狥35 （ JSF）的垂尾及平尾原來采用鋁合金蜂窩芯 /復合材料蒙皮結構，為進一步減輕結構重量，成功地用 RTM技術驗證了全復合材料結構（石墨纖維 /雙馬樹脂）的垂尾，使零件數(shù)從原來 13個減至 1個，緊固件取消了 1000個，制造費相應減少 60% 以上?！?我國已成功地用 RTM工藝制備了殲八 Ⅱ 機翼隔框模擬件，相應地研制成功適用于 RTM的酚醛樹脂、 BMI和環(huán)氧樹脂?！? 應用：原用于制造沖浪船，后來美國泡沫基體公司用該復合工藝制成 X45無人作戰(zhàn)機的輕型機翼，既具有高強度，也顯著降低了成本，獲波音公司2023年供應商創(chuàng)新獎。訂單已達 129架，每架 ?！?A380采用了大量的稱為 GLARE的創(chuàng)新性材料，其主要創(chuàng)新點是新型的復合工藝。 GLARE板材的厚度為 毫米～ 15毫米。鋁板如果出現(xiàn)裂紋，會向各方向擴展而導致結構破壞，而 GLARE壁板一旦出現(xiàn)裂紋卻不會繼續(xù)擴展。因此在 A380上的用量很大。4. 結束語材料科學與工程領域的發(fā)展歷程反映了一個辯證關系：成分創(chuàng)新與工藝創(chuàng)新密不可分，相輔相成，互相依賴，互相促進。因此，只重視合金成分創(chuàng)新而不重視工藝創(chuàng)新的傾向必須扭轉。讓我們共同努力，不斷創(chuàng)新出更上一層樓的高性能、高效率、低成本、低污染的新材料、新工藝，為中華民族的騰飛和偉大祖國的振興貢獻出自己的一份
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