航空用钛合金的发展概况
钛合金在飞机中的应用

钛合金在飞机中的应用
随着科技的不断进步,钛合金在航空工业中的应用越来越广泛,尤其是在飞机制造领域。
钛合金具有高强度、低密度、耐腐蚀等优良特性,因此被广泛应用于飞机的结构件和发动机部件中。
本文将重点介绍钛合金在飞机中的应用。
钛合金在飞机结构件中的应用非常广泛。
由于钛合金具有较高的强度和优良的抗腐蚀性能,可以减轻飞机的重量,提高飞机的载荷能力和燃油效率。
例如,飞机的机身、机翼和尾翼等结构件常常采用钛合金材料制造,以确保飞机的结构强度和稳定性。
钛合金在飞机发动机部件中的应用也非常重要。
飞机发动机对材料的要求非常高,需要具备耐高温、抗腐蚀和高强度等特性。
钛合金正好符合这些要求,因此被广泛应用于飞机发动机的涡轮叶片、燃烧室和喷管等部件中。
钛合金的应用可以提高发动机的工作效率,减少燃料消耗,降低排放,同时也提高了发动机的可靠性和寿命。
钛合金还广泛应用于飞机的舱门、座椅和螺栓等零部件中。
舱门和座椅需要具备较高的强度和轻量化的特性,以确保飞机的安全性和乘客的舒适度。
而钛合金的高强度和低密度使其成为理想的材料选择。
同时,钛合金螺栓具有较高的抗腐蚀性能,可以确保飞机的结构连接牢固可靠。
钛合金还被广泛应用于飞机的液压系统和燃油系统中。
钛合金具有优良的耐腐蚀性能,可以有效抵御液压系统和燃油系统中的腐蚀介质,保证系统的稳定运行。
钛合金在飞机制造领域的应用越来越广泛。
其优良的性能使其成为飞机结构件和发动机部件的理想材料选择。
随着科技的不断进步,钛合金的应用将进一步推动飞机制造技术的发展,为未来的航空事业注入新的活力。
钛合金

医用钛合金
纯钛及其合金以其与骨相近似的弹性模量、良好的生物相容性及在生 物环境下优良的抗腐蚀性等在临床上得到了越来越广泛的应用.综述了 医用钛合金的发展和研究现状 ,阐述了钛的生物相容性原理 ,同时简单 评述了钛及其合金表面改性与钛基复合材料的研究现状 .分析表明:纯 钛及其合金具有出色的生物相容性主要归功于表面附着的氧化层 ;β型 钛合金与α/α+β型钛合金相比,具有较高的耐磨性,是一种很有前途的外 科植入用钛合金;寻求更为理想的表面改性工艺从而获得高质量的涂层, 或将生物活性相添加进钛合金基体中制备成复合材料是提高医用钛合 金生物活性的两种有效途径.
目前发展方向
采用传统粉末冶金方法生产钛合金制品主 要步骤为:首先是粉末的制备,然后通过对疏松的 粉末施加一定的外压使其达到致密化,接着对压 坯进行烧结,以得到一定性能的制品。常用的压 制方法有等静压和非等静压两种,可以在常温或 高温下对粉末进行压制。 而近几年国外把采用快速凝固/粉末冶金技 术、纤维或颗粒增强复合材料研制钛合金作为 高温钛合金的发展方向
钛铝合金
钛铝合金在真空镀膜行业应用较广,可以做成一定比例的合金靶材, 作磁控溅射镀膜的原材料。在做真空镀膜靶材时钛铝合金有多种成分 比例。钛铝合金在钛原子含量大于等于 50%时可以用真空熔铸的方式 生产,当钛含量减少铝含量相对增加时就只能通过粉末冶金的方法来 生产才能达到靶材的要求。钛原子大于等于80%时的钛铝合金还可以 锻造,可以轧制。
注:纤维增强复合材料
纤维增强复合材料由增强纤维和基体组成。纤维(或晶须)的直径很小, 一般在l0μm以下,缺陷较少又小,断裂应变不大于百分之三,是脆性 材料。容易损伤、断裂和受到腐蚀。 材料。 、 长纤维复合材料和杂乱短纤维增强复合材料。纤维增强复合材料由于 纤维和基体的不同品种很多。
新型材料在航天领域中的应用

新型材料在航天领域中的应用随着科技发展,新型材料在各个领域得到了广泛应用,尤其在航空航天领域中更是具有重要的意义。
本文将探讨新型材料在航天领域中的应用,并介绍其对于航天事业发展的贡献。
一、钛合金材料钛合金材料是一种抗腐蚀性能好、强度高、重量轻的材料,因此在航天领域中被广泛应用。
钛合金材料可以用于航空器结构、发动机零部件、导弹、卫星、空间站等领域,其耐热性和抗腐蚀性能相对于其他金属材料更为优秀。
在航空器中,钛合金材料主要用于制造机身、发动机零部件和座椅等部分。
在航天器中,钛合金材料则用于制造火箭结构、卫星壳体和军事导弹等。
二、碳纤维材料碳纤维材料是一种高强度、轻质、高刚度、耐腐蚀的材料,被广泛应用于航空航天领域中。
碳纤维材料具有很高的比强度和比刚度,使得航天器的重量明显减轻,从而提高了载荷能力和飞行效率。
碳纤维材料也可以用于制造卫星壳体、索具、飞机机翼等部分。
同时,在航空器制造中使用碳纤维材料可以降低燃油消耗,进一步提高航空器的经济性和环保性。
三、陶瓷材料陶瓷材料是一种高强度、高温、耐腐蚀的材料,其在航天领域中得到广泛应用。
陶瓷材料可以用于冲压模具、蒸汽涡轮的叶片、高速列车轮轨等高温、高压、高磨损的领域。
陶瓷材料的优点在于其具有出色的温度稳定性和阻燃性,非常适合用于制作航天器的发动机、涡轮等高温部位。
四、金刚石材料金刚石材料是一种高耐磨、高硬度的材料,主要用于加工高硬度材料。
金刚石材料被应用于飞机零部件、制造各种机床刀具、生产纺织品和印刷品等领域,其在航天领域中的主要应用是用于加工航天器部件。
总的来说,新型材料在航天领域中的应用为航天事业的发展带来了更加广阔的前景和更高的技术水平。
新型材料制造的航天器具有更高的性能、更轻的重量和更长的使用寿命,在提高我们国家的航天技术水平和国际竞争力方面发挥着重要的作用。
钛合金材料及其新技术在C919飞机上应用PPT课件

钛合金的发展历程和趋势
发展历程
自20世纪50年代以来,钛合金在航空航天领域得到广泛应用,随着科技的不断 进步,钛合金的种类和应用领域也不断拓展。
发展趋势
未来钛合金的发展将更加注重高性能、低成本、环保等方面的研究和应用,以 满足更多领域的需求。
02
C919飞机简介
C919飞机的设计理念和特点
自主创新
钛合金表面处理新技术在C919飞机上的应用
要点一
总结词
要点二
详细描述
提高表面质量、增强耐磨性和耐腐蚀性、降低维护成本
钛合金表面处理新技术能够显著提高C919飞机钛合金部件的 表面质量和性能。采用先进的表面涂层技术,如物理气相沉 积(PVD)和化学气相沉积(CVD),可以在钛合金表面形 成具有优异耐磨性、耐腐蚀性和高温稳定性的涂层。这不仅 可以提高飞机的使用寿命和可靠性,还能降低维护成本和缩 短维修周期。
05
钛合金在C919飞机上应用的
挑战与展望
钛合金在C919飞机上应用面临的挑战
技术难题 钛合金的加工、焊接和连接等技 术难度较大,需要克服一系列技 术难题,以确保其在C919飞机上 的可靠应用。
维护保养难度大 钛合金的维护保养难度较大,需 要专业的技术和设备支持,以确 保飞机的安全性和可靠性。
成本问题 钛合金的价格较高,对于大规模 应用在C919飞机上,需要解决成 本问题,以降低飞机的制造成本。
钛合金材料及其新技 术在C919飞机上应 用PPT课件
• 钛合金材料简介 • C919飞机简介 • 钛合金在C919飞机上的应用 • 钛合金新技术在C919飞机上的应
用 • 钛合金在C919飞机上应用的挑战
与展望
目录
01
钛合金材料简介
试析钛合金技术发展现状以及趋势

试析钛合金技术发展现状以及趋势钛合金技术是一种重要的金属材料的开发和应用领域,具有广泛的应用前景。
本文将从钛合金技术的发展现状和趋势两个方面进行探讨,以期给读者带来全面的了解。
我们来看一下钛合金技术的发展现状。
钛合金是一种具有优异性能的金属材料,它具有高强度、低密度、耐腐蚀、耐高温等优点,并且具有良好的可塑性和可焊性。
因此,钛合金被广泛应用于航空航天、汽车、医疗器械等领域。
目前,钛合金的生产工艺和加工技术已经取得了显著的进展。
采用粉末冶金法、熔模铸造法、等离子熔化沉积法等先进工艺,可以制备出具有复杂形状和高性能的钛合金制品。
此外,钛合金的表面处理技术也得到了快速发展,如阳极氧化、化学镀、电镀等方法可以改善钛合金的表面性能,提高其耐腐蚀性和装饰性。
钛合金技术的发展是一个不断推陈出新的过程。
在未来的发展中,钛合金技术将继续朝着以下几个方向发展。
钛合金的合金化技术将得到进一步改进。
通过添加不同的合金元素,可以改变钛合金的组织结构和性能,从而满足不同领域的需求。
例如,添加铝元素可以提高钛合金的强度和耐热性能,添加锆元素可以提高钛合金的耐腐蚀性能。
因此,钛合金的合金化技术将成为未来的研究重点。
钛合金的制备工艺将更加先进和高效。
随着科学技术的不断进步,制备钛合金的工艺也在不断革新。
新的制备工艺可以提高钛合金的制备效率和质量,并且可以实现对钛合金材料的精确控制。
例如,等离子熔化沉积技术可以实现高精度的三维打印,大大提高了钛合金制品的制造效率和质量。
钛合金的应用领域将进一步扩展。
随着科技的不断发展,钛合金的应用领域将越来越广泛。
例如,在航空航天领域,钛合金可以用于制造飞机的结构件、发动机部件等;在汽车领域,钛合金可以用于制造汽车的车身、发动机等;在医疗器械领域,钛合金可以用于制造人工关节、牙科植入物等。
因此,钛合金的应用前景非常广阔。
钛合金技术是一种具有巨大潜力和广泛应用前景的技术。
通过不断发展和创新,钛合金技术将在材料科学领域发挥重要作用,为人类社会的发展做出更大的贡献。
国外主要商用航空市场及飞机用钛现状

1国外主要商用航空市场及飞机用钛现状姚文静(宝钛集团有限公司,宝鸡 721014)摘 要:据国际航空运输协会(IATA)的预测,2020年受新冠肺炎疫情影响,全球客运业务的收入损失将介于630亿美元到1,130亿美元【1】。
2020年对于商业飞机制造行业而言是近年来最困难的时刻。
本文以全球两大商业航空巨头——美国波音公司(Boeing)和欧洲空客公司(Airbus)为例,简要对比了两家公司2020年前三季度的经营概况,对其商业飞机的订单和交付情况作以统计,以两家公司主要机型用钛量情况大致推断国外主要商业航空市场及商业飞机用钛量现状。
关键词:波音公司;空客公司;商业用钛中图分类号:TG146 文献标识码:A 文章编号:1002-5065(2020)24-0001-3Commercial aviation industry and its titanium consumption abroadYAO Wen-jing(Baoti Group Co., Ltd., Baoji Shaanxi, 721014)Abstract: According to IATA, revenue loss on travelling by air was estimated between 63 billion and 113 billion dollars in 2020 because of COVID-19 pandemic, which was said to be one of the hardest time for commercial aviation industry in history. This paper took Boeing and Airbus as examples to show current commercial aviation industry abroad, whose titanium consumption is also introduced briefly.Keywords: Boeing; Airbus; titanium consumption used in commercial aviation1 2020年前三季度国外主要航司经营概况1.1 波音公司1.1.1 主要财务指标●营业收益429亿美元,上年同期为586亿美元,同比减少27%●净亏损35亿美元,上年同期净收益4亿美元●每股摊薄-6.10美元,上年同期为0.66美元1.1.2 各业务部门收益图1 2020年前三季度波音公司各业务部门收益占比数据来源:Flight Global波音公司2020年前三季度商用飞机业务收益114亿美元,占总收益27%,同比下降54%;国防、太空&安全业务收益195亿美元,占总收益44%,同比下降3%;全球服务业务收益118亿美元,占总收益28%,同比下降14%;波音资产公司收益2亿美元,占总收益1%,收益基本与上年同期持平。
国内外钛合金研究及应用现状

国内外钛合金研究及应用现状钛合金是一种重要的结构材料,其具有高强度、高耐腐蚀性、高温强度和优异的塑性等特性。
目前,钛合金在航空、航天、船舶、汽车、医疗器械、核力工程等领域得到了广泛应用。
本文主要介绍国内外钛合金研究及应用现状。
1.材料设计钛合金的材料设计是目前的热点研究领域之一。
通过调控钛合金组织结构、晶粒尺寸和相含量等,可以改善其力学性能、耐腐蚀性能和加工性能。
目前,国际上钛合金的材料设计主要基于计算机辅助材料设计,通过理论计算和实验验证来设计出新的钛合金材料。
2.制备工艺钛合金的制备工艺直接影响其性能和成本。
目前,国内外对钛合金的制备工艺进行了很多研究,包括真空冶炼、熔模铸造、粉末冶金、等离子旋转电弧熔合、电子束熔合、激光熔合、等离子喷涂等。
这些制备工艺可以提高钛合金的材料利用率和成本效益,并拓宽了钛合金的应用范围。
3.表面处理技术钛合金的表面处理技术是针对其表面形态、化学性质和力学性质进行的一系列处理技术,目的是增强钛合金材料的抗腐蚀性、磨损性和生物相容性。
目前常用的表面处理技术包括阳极氧化、电解陶瓷涂层、电解制取钝化膜、喷砂、抛光等。
1.航空航天领域由于其高强度、低密度、高温强度和耐腐蚀性能,钛合金广泛应用于航空航天领域。
钛合金可以用于制造飞机、火箭、导弹的结构和发动机部件,如航空发动机的叶片、壳体等。
2.汽车领域随着汽车工业的快速发展,钛合金也逐渐在汽车领域得到广泛应用。
钛合金轮毂、排气管、螺栓连接件等都具有重要的应用价值。
3.医疗器械领域钛合金对人体无毒、无害,且生物相容性好,被广泛应用于医疗器械领域,如人工关节、牙科种植体、外科手术器械等。
4.海洋工程领域钛合金在海洋工程领域也具有重要的应用价值。
海水腐蚀性强,而钛合金具有较强的耐腐蚀性能,因此可以用于制造海洋工程设备和海底管道等。
钛合金也被广泛应用于核力工程领域。
核电站中的水箱、反应堆舱壳、管道、定位器等部件都可以使用钛合金材料制造。
航空材料钛及钛合金的特性及发展趋势

1所示。
图1不同元素对相变温度的影响[3]钛密度为4.5g/cm3,属于轻金属,熔点为1669℃,化学活性大,容易与空气中的氧发生反应生成致密的氧化膜,阻止进一步氧化,高温时,反应剧烈,氧化膜脱落会加速反应速度,所以,在钛合金的制备过程中,真空或气体保护是非常必要的。
钛合金作为应用广泛的结构材料,比铝、钢强度高,而且在海水中有较好的抗腐蚀和耐低温的性能。
目前,飞图2α-Ti和β-Ti晶胞结构(a)α-Ti(b)β-Ti钛合金组织有α型、α+β型、β型三种结构,对应的符号为TA、TC、TB。
2.1α型钛合金α钛合金是单相合金,其组织是α相固溶体,符号用表示。
合金的主要元素为中性元素或α稳定元素,Al、Sn、Zr等,基本不含β稳定元素。
工业纯钛,组织均α相,属于典型的α型钛合金。
α型钛合金的抗氧化能力和切削加工性能良好,其强度和蠕变抗力在500~600℃范围内仍可维持,缺点是无法实行热处理工艺进行强化,室温的强度相对较低,退火后的强度变化量很小或基本无变化。
———————————————————————作者简介:黄文君(1990-),女,河南许昌人,助教,硕士,研究方向为机械工程材料。
抗缺口敏感性,缺点是断裂韧性,蠕变性能相对较差。
图3钛合金典型的显微组织[9](b )双态组织(d )等轴组织(a )魏氏组织(b )网篮组织4展望随着科技的进步和现代工业的发展,钛合金在军工和民用领域的应用也越来越广泛,在汽车行业,钛合金的应用不仅能减重,更能满足环保的要求,未来航空航天和推力系统需要钛合金材料具有更小的密度,更高的强度、工作温度和弹性模量,对材料性能的要求也逐渐提高,高强度、高硬度、高耐热性的材料越来越受各领域的青睐,优质轻型金属材料的钛合金必将代替部分传统的材料,既减轻质量,又降低成本,达到降低能源消耗的目的,因此高性能钛合金的研究已成为重要的发展方向,相信随着发展的需要,钛合金在我国的市场前景会越来越好。
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航空用钛合金的发展概况航空用钛合金的发展概况General Development Situation of Titanium Alloys for Aviation□北京航空材料研究院曹春晓摘要:航空用钛合金近期工程化发展中呈现出一些技术创新的"亮点",其中工艺创新的亮点比成分创新的亮点更多一些。
这些亮点包括阻燃钛合金、钛基复合材料、纤维/钛层板、超塑性钛合金、特大整体结构件锻造工艺、金属型精铸工艺、大型整体结构件精铸工艺、激光成形工艺、摩擦焊工艺和β热处理工艺等。
关键词:钛合金飞机发动机热处理工艺20世纪50年代,军用飞机进入了超声速时代,航空发动机相应地进入喷气发动机时代,原有的铝、钢结构已不能满足新的需求。
钛合金恰恰在这个时候进入了工业性发展阶段,由于它具有比强度高、使用温度范围宽(-269~600℃)、抗蚀性好和其他一些可利用的特性,因此很快被选用于飞机及航空发动机。
50年来的世界钛市场中最大的用户始终属于航空。
当前,航空仍然占50%左右市场份额。
受2002年"9.11"事件影响,美国2003年钛工业产品发货量降至15625t(2002年为16071t),日本2003年钛加工材发货量则降至13838t(2002年为14481t),而中国从2000~2004年的钛加工材销售量却一直以很高的速度增长(见表1)。
1993年以后,几乎看不到新推出的工业性钛合金,而钛合金工艺方面的创新却屡见不鲜。
这既与冷战时代的结束有关,也与工艺创新往往起到事半功倍之效有关。
一、钛合金在飞机及航空发动机上的用量不断扩大1. 飞机机体的钛用量表2中列出的F/A-18E/F、F/A-22、F-35三大战斗/攻击机和B-2轰炸机是美国在2015年前保持空中优势的4块"王牌"。
由表2可知,总的发展趋势是钛在飞机机体上的用量不断扩大。
F/A-18在不断改型的过程中其钛用量也不断增多。
民用飞机的钛用量也在不断扩大(图1和表3)。
我国战斗机的钛用量也在不断扩大:20世纪80年代开始服役的歼八系列的钛用量为2%,两种新一代战斗机的钛用量分别为4%和15%,更新一代的高性能新型战斗机的钛用量将达25%~30%。
2. 航空发动机的钛用量从表4和图2可知,国外先进发动机上的钛用量通常保持在20%~35%的水平。
我国早期生产的涡喷发动机均不用钛,1978年开始研制并于1988年初设计定型的涡喷13发动机的钛用量达到13%。
2002年设计定型的昆仑涡喷发动机是我国第一个拥有完全自主知识产权的航空发动机,钛用量提高至15%。
即将设计定型的我国第一台拥有自主知识产权的涡扇发动机又进一步把钛用量提高到25%的水平。
二、航空用钛合金近期工程化发展中的一些"亮点"ARE(玻璃纤维铝合金层板)、第三代CARE(碳纤维铝合金层板)到第四代TiGr(石墨纤维钛合金层板)的发展过程。
一航材料院研制的ARALL已用于我国歼八Ⅱ的方向舵上,解决了原铝合金方向舵铆钉孔处裂纹扩展的问题。
GLARE已大面积地用于A380机身壁板和尾翼上,而TiGr则用于制造B7E7的机翼和机身蒙皮。
TiGr还可用于蜂窝夹层的面板。
实践表明,自动铺放的TiGr层板的性能优于手工铺叠的TiGr层板。
CARE因很难解决碳纤维与铝合金之间的接触腐蚀问题,迄今无商业化产品。
而TiGr既无电化学腐蚀问题,又可进一步提高综合性能(特别是比强度和高温性能)。
4. 超塑性钛合金独树一帜超塑性成形、等温锻造、近等温锻造等先进工艺技术所具有的优越性促进了自身的发展。
然而,锻造成形温度过高带来的模具制造、加热费用昂贵问题,影响了产品成本的进一步降低和工艺技术进一步的扩大应用。
据此,日本推出了SP700(Ti-4.5Al-3V-2Fe-1Mo)合金。
这是第一个以SP(超塑的英文缩写)为牌号的钛合金。
与Ti-6Al-4V相比,其等温锻造或超塑成形的温度降低了120℃(即从900℃降至780℃),最佳超塑条件下的延伸率提高一倍(即从1000%增至2000%)。
SP700还具有优于Ti-6Al-4V的综合力学性能、热处理淬透性和冷加工性。
SP700呈现上述优越特性的重要原因之一是在同样工艺条件下SP700能获得更细于Ti-6Al-4V的晶粒尺寸(分别为2μm和5μm)。
正缘于此,SP700当前已作为一种新型工程合金用于制造高尔夫球头等体育用品和活动扳手等工具,而且已引起各国航空界的密切关注,正在考虑应用于飞机及发动机零件的可能性。
5. 特大整体结构件锻造工艺余音绕梁为了提高结构效率、减轻结构重量、缩短生产周期和降低生产成本,结构整体化是先进飞机的重要发展方向。
F/A-22的机身隔框就采用了整体结构,这就需要提供前所未有的特大规格的钛合金模锻件,从而显著增加了充填成型和组织控制方面的困难。
F/A-22的中机身有4个很大的Ti-6Al-4V整体式隔框,其中最大的"583"隔框锻件重2770kg,投影面积5.53m2,是迄今为止最大的航空用钛合金锻件。
F/A-22后机身的一个发动机舱的隔框也很大。
魏曼戈登公司在45000t水压机上生产了该隔框模锻件,锻件长3.8m,宽1.7m,投影面积5.2m2,重1590kg。
按通常的Ti-6Al-4V合金的模锻变形抗力来计算,这么大投影面积的锻件是不可能模锻出来的。
已知的情况表明,该公司采用以下三大关键技术确保特大钛合金锻件的形状尺寸和组织性能:一是采用优良的润滑剂以降低变形抗力;二是采用计算机有限元方法模拟模锻时金属流变、充填情况以确定可保证最终形状尺寸的工艺(包括模具和预制坯的设计方案);三是搞好全过程(从开坯至最终模锻)的工艺设计以确保最终锻件的组织性能。
虽然我们可以从中粗略地感觉到这首"协奏曲"的美妙之处,但仍不能完全理解在45000t水压机上能模锻出如此大规格锻件的理由,还得细细品味其绕梁的余音以探究存在其他"奥妙之处"的可能性。
6. 金属型精铸工艺重开天日很早以前,人们就否定了金属型(长久性铸型)用于钛合金铸造的可能性。
然而,美国普·惠公司近期的实践表明,金属型不仅适用于钛合金铸造,而且与陶瓷型(熔模)相比,可以降低40%成本,减少污染,获得拉伸强度、疲劳强度更好的钛合金精铸件,甚至可以和钛合金锻件的性能相媲美。
普·惠公司已应用金属型精铸技术制造了F119发动机的第4、5级高压压气机阻燃钛合金导流叶片。
该公司还打算探索金属型精铸工艺用于制造转子叶片(含风扇叶片)的可能性。
7. 大型整体结构件精铸工艺方兴未艾航空用钛合金领域近期工程化发展中最耀眼的"亮点"当属大型整体结构件熔模精铸工艺。
美国和我国一些先进发动机都用该工艺制造了整体机匣。
更引人注目的是,由Ti-6Al-4V合金制造的F/A-22垂尾方向舵作动筒支座等6个大型整体结构件和V-22倾转旋翼飞机的转接座都采用了该新型精铸工艺。
以V-22转接座为例,原来由43个零件和536个紧固件装配而成。
改为整体精铸件后则由3个零件和32个紧固件装配而成,既显著缩短了生产周期(加工和安装时间减少62%)和减轻了结构重量,又降低成本30%。
F/A-22上最大的两个整体精铸件是机翼与机身侧边连接的两个Ti-6Al-4V接头(加工后成品重量分别为87kg和58kg)。
如此关键的零件都敢选用铸件主要靠关键技术及其显著的效果。
三大关键技术:一是高水平和准确的计算机模拟技术,二是热等静压技术(包括大型装备),三是新型的β热处理技术。
显著的效果是往往能一次成功地研制出形状尺寸、组织性能、冶金质量均获得精确控制的大型复杂精铸件,其许用应力和安全可靠性可等同于锻件。
8. 激光成形工艺前程似锦这是一种由高功率激光镀覆技术与快速原型技术结合而成的金属粉末熔化和直接沉积的新工艺,是美国两所大学与两家公司联合研究成功的。
激光成形(Lasform)工艺的主要特点是:不需要模具、工夹具等硬件而在软件驱动下进行柔性加工;生产周期短,可对各种新设计或改变设计的产品作出快速反应;成本低;近净成形;特别适用于大型复杂薄壁整体结构件的制造;力学性能达到或超过锻件水平;可裁缝式地制成"变成分"的材料或零件。
F/A-18E/F已选定4个Ti-6Al-4V大型构件应用此工艺。
美国国防后勤局最近与AeroMet公司签订了1900万美元的协议,用激光成形法为军用飞机与发动机制造钛合金结构件的试生产件。
[B]我国西工大、北航等单位也在积极开展激光成形工艺的研究工作。
例如西工大最近研制了我国某新型战斗机用的TC4钛合金典型构件,其室温拉伸性能达到或超过锻件水平[/B]。
9. 摩擦焊工艺梅开三度美国在CFM56等航空发动机中通常采用钛合金盘与盘之间的惯性摩擦焊。
普·惠公司已成功地采用线性摩擦焊工艺将转子叶片与盘连接成整体叶盘(Blisk),并实际应用于F119发动机多级钛合金风扇和压气机转子。
未来摩擦焊将会应用到今后发展的整体叶环(Bling)中。
近期发展的搅拌摩擦焊又为摩擦焊工艺在飞机零件中的广泛应用开辟了道路。
北京航空制造工程研究所已购买了英国焊接研究所有关搅拌摩擦焊的专利,预期在我国也将取得迅速发展。
10. β热处理工艺一箭三雕首先突破传统的α+β热处理工艺而采用β热处理工艺的是高温钛合金领域,其初衷是为了提高蠕变抗力(相应地提高使用温度),这是β热处理工艺射中的第一"雕"。
其次,β热处理工艺被广泛应用于高损伤容限钛合金,其主要目的是大幅度地提高断裂韧性(KIC)和降低疲劳裂纹扩展速率(da/dN)。
例如F/A-22飞机上占结构重量41%的钛合金,主要是Ti-6Al-4V和Ti-62222(Ti-6Al-2Sn-2Zr-2Cr-2Mo)这两种牌号,均大量采用了β热处理工艺(包括5个特大的Ti-6Al-4V钛合金隔框锻件),以适应损伤容限设计的要求。
β热处理工艺射中的第三"雕"是铸造钛合金,其主要目的是显著提高铸件的疲劳强度,以保证钛合金铸件的使用可靠性。
这是设计师们敢于在一些关键部位选用钛合金铸件的重要原因之一。
一航材料院以钛合金伞舱梁和压气机盘为对象开展了较系统的研究,创立了具有自己特色的新型β热处理工艺--BRCT热处理工艺,其综合性能优于英、美常用的β热处理工艺。
航空用钛合金的发展历程反映了一个辩证关系:成分创新与工艺创新是材料技术创新主要的两大途径。
从钛合金近期工程化发展的情况来看,工艺创新的"亮点"似乎更多一些。
航空钛合金的发展历程又告诉我们:性能驱动和成本驱动是材料技术发展永恒的两大动力。