工藝創(chuàng)新在航空材料中的作用-閱讀頁(yè)
2025-01-24 22:37本頁(yè)面
【正文】 機(jī)的單晶葉片更大（見(jiàn)圖）●大型葉片單晶工藝的難度更大 高溫合金整體葉盤(pán)精鑄工藝用于 760℃ 以下工作的高溫合金零件。細(xì)化途徑：振動(dòng)法、熱控法、細(xì)化劑法● 細(xì)晶精鑄工藝斯貝發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)器細(xì)晶葉盤(pán)。有人把它譽(yù)為 “發(fā)動(dòng)機(jī)的皇冠 ”（渦輪葉片則譽(yù)為 “皇冠上的眾多明珠 ”）?！窀邷睾辖鸱勰┍P(pán)的工藝路線GE公司早期沒(méi)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(lái)歐美的粉末盤(pán)都采用了 “擠壓開(kāi)坯 +超塑性鍛造 ”的工藝，以保證消除尺寸過(guò)大的陶瓷夾雜和改善組織性能?！? BIAM研制成功的 FGH95渦輪盤(pán)與 DD3單晶葉片已在渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)上長(zhǎng)期試車(chē)通過(guò) 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(shí)易嚴(yán)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(yīng)用情況◇ 美國(guó)海軍的噴射成形 In625合金大口徑厚壁管等已用于艦艇魚(yú)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(pán)將用于新一代GE90發(fā)動(dòng)機(jī)，見(jiàn)圖。航天某渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的 GH742渦輪盤(pán)很易鍛裂， 。某渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)用 GH742噴射成形沉積坯制成渦輪盤(pán)半成品的過(guò)程噴射成形 GH742渦輪盤(pán)成品 激光成形（ Lasform）工藝●在美政府的國(guó)防先進(jìn)研究項(xiàng)目局和海軍研究辦公室的資助下，由兩個(gè)大學(xué)（ Johns Hopkins大學(xué)和賓夕法尼亞州大學(xué)）、兩個(gè)公司（ MTS系統(tǒng)公司和 AeroMet公司）聯(lián)合研究成功。激光成形設(shè)備●優(yōu)越性●是軟件驅(qū)動(dòng)的柔性加工，不用添置加工設(shè)備、工夾具等硬件，最適用于通常要改變?cè)O(shè)計(jì)的研制工作。●材料利用率高。β熱處理的特大 Ti6Al4V鍛件（ F22后機(jī)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(shè)計(jì)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(pán)的雙性能熱處理工藝F119的 DTPIn100粉末盤(pán)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(nèi)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(jí) 較高溫度過(guò)時(shí)效（通常水冷），以提高抗腐蝕性。 復(fù)合工藝的典例 樹(shù)脂轉(zhuǎn)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(shù)脂注入放好預(yù)成型坯（編織好的增強(qiáng)纖維）的密閉模中，而后加熱固化。S)；③ 對(duì)增強(qiáng)纖維有良好的浸潤(rùn)性、匹配性和粘附性；④ 固化時(shí)不產(chǎn)生揮發(fā)物或其他不良副反應(yīng)；—— 環(huán)氧樹(shù)脂一般能適應(yīng)上述要求，如用雙馬來(lái)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(gè)零件采用RTM?！狥35 （ JSF）的垂尾及平尾原來(lái)采用鋁合金蜂窩芯 /復(fù)合材料蒙皮結(jié)構(gòu)，為進(jìn)一步減輕結(jié)構(gòu)重量，成功地用 RTM技術(shù)驗(yàn)證了全復(fù)合材料結(jié)構(gòu)（石墨纖維 /雙馬樹(shù)脂）的垂尾，使零件數(shù)從原來(lái) 13個(gè)減至 1個(gè)，緊固件取消了 1000個(gè)，制造費(fèi)相應(yīng)減少 60% 以上?！?我國(guó)已成功地用 RTM工藝制備了殲八 Ⅱ 機(jī)翼隔框模擬件，相應(yīng)地研制成功適用于 RTM的酚醛樹(shù)脂、 BMI和環(huán)氧樹(shù)脂?！? 應(yīng)用：原用于制造沖浪船，后來(lái)美國(guó)泡沫基體公司用該復(fù)合工藝制成 X45無(wú)人作戰(zhàn)機(jī)的輕型機(jī)翼，既具有高強(qiáng)度，也顯著降低了成本，獲波音公司2023年供應(yīng)商創(chuàng)新獎(jiǎng)。訂單已達(dá) 129架，每架 。● A380采用了大量的稱(chēng)為 GLARE的創(chuàng)新性材料，其主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)是新型的復(fù)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(huì)向各方向擴(kuò)展而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞，而 GLARE壁板一旦出現(xiàn)裂紋卻不會(huì)繼續(xù)擴(kuò)展。因此在 A380上的用量很大。4. 結(jié)束語(yǔ)材料科學(xué)與工程領(lǐng)域的發(fā)展歷程反映了一個(gè)辯證關(guān)系：成分創(chuàng)新與工藝創(chuàng)新密不可分，相輔相成，互相依賴(lài)，互相促進(jìn)。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(zhuǎn)。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(guó)的振興貢獻(xiàn)出自己的一份
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