海绵

航空用钛环钛棒钛管等钛合金材料的类型及相

发布时间:2023/5/29 20:37:47   

钛合金材料密度低、比强度高、耐腐蚀、组织性能稳定性好,且具有优良的综合性能。钛合金所具有的这一系列突出优点,使其在飞机结构和航空发动机中获得了越来越广泛的应用。近年来,世界钛工业和钛材加工技术得到了飞速发展,海绵钛和钛合金加工材的生产和消费都达到了很高的水平。我国钛资源丰富,储量居世界前列,目前已经成为世界上继美国、俄罗斯、日本之后,具有完整工业体系和生产能力的世界第4大钛工业国,加强我国钛合金材料的研究和应用推广对促进我国航空工业的快速发展具有重要意义。伴随着钛工业的发展,我国钛及钛合金的标准从建立、发展也已经历近40年,现已形成较为完整的标准体系。本文在对航空用钛棒、钛管、钛环等钛合金材料和相关标准的发展历程及现状进行阐述的基础上,对航空用钛合金材料和技术标准的未来发展趋势作了探讨。

1、航空用钛合金材料

航空工业部门是最早应用钛及钛合金材料的。年,在道格拉斯的DC–7飞机的短舱及隔热墙上就使用了钛金属。50年代初期,一些军用飞机后机身的隔热板、机尾罩、减速板等受力不大的结构件也开始使用工业纯钛制造。进入60年代,飞机上的襟翼滑轧、承力隔框、中翼盒形梁、起落架梁等主要承力结构件也陆续采用了钛合金材料制造。近年来,航空工业对高强度、低密度材料的需求日益迫切,使得钛合金材料的应用从战斗机拓展到大型军用轰炸机和运输机。钛合金材料的应用水平已成为衡量飞机先进性的重要标志之一。在美国战斗机的更新换代中,钛合金和复合材料的使用比例不断上升,第四代战斗机F–22所使用材料中41%为钛合金,其中发动机的叶轮、盘、叶片、机匣、燃烧室筒体和尾喷管等均为钛合金材料制造。

几十年来,国内外针对航空应用所研究的钛合金材料取得了很大发展,许多合金也得到广泛应用,其中应用最广的是Ti–6Al–4V和Ti–6Al–2Sn–4Zr–2Mo(Ti)两个钛合金牌号材料。

我国钛合金材料的研制从年开始,以仿制前苏联钛合金材料为主。近年来,我国新型钛合金研究十分活跃,研制出许多具有知识产权的新型钛合金,合金总数约70多种,其中多数已获得广泛的应用。新开发的用于航空领域的新型钛合金主要有高温钛合金、高强高韧β型钛合金、阻燃钛合金等,其中高温钛合金是现代航空发动机的关键材料之一,也是钛合金的主要发展方向之一。

1.1高温钛合金材料

高温钛合金以其优良的热强性和高的比强度,在航空发动机中获得了广泛的应用,以其为材料生产的零件包括风扇盘、叶片、压气机盘等。欧美、俄罗斯等航空工业发达国家先后研制出了在℃~℃环境中使用的高温钛合金,使用温度逐步提高。目前已成功地应用在军用和民用飞机发动机中的新型高温钛合金有:英国的IMI、IMI合金,美国的Ti合金,俄罗斯的BT18Y、BT36合金等,使用温度达℃~℃[1-3]。国外在传统高温钛合金的基础上仍在进行深化研究。另外,钛铝化合物为基的Ti3Al(α2)和TiAl(γ)金属间化合物开始受到

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