中航工业北京航空材料研究院铸钛技术中心

<正>中航工业北京航空材料研究院铸造钛合金技术中心主要从事航空航天及汽车船舶等行业用铸造常规钛合金、高温钛合金、高强钛合金、TiAl系金属间化合物等轻质高温高强新材料的研制及其精密成型制造技术研究,具有完备的钛合金精密铸造科研生产线,形成了钛合金熔模精密铸造、砂型铸造、石墨型铸造等工艺,技术水平处于国内领先地位,并致力于不断提高材料应用及其精密     

中航工业北京航空材料研究院铸钛技术中心

<正>中航工业北京航空材料研究院铸造钛合金技术中心主要从事航空航天及汽车船舶等行业用铸造常规钛合金、高温钛合金、高强钛合金、TiAl系金属间化合物等轻质高温高强新材料的研制及其精密成型制造技术研究,具有完备的钛合金精密铸造科研生产线,形成了钛合金熔模精密铸造、砂型铸造、石墨型铸造等工艺,技术水平处于国内领先地位,并致力于不断提高材料应用及其精密成型制造技术的成熟度,满足工程化应用要求,实现先进技术向企业转化的目标。研发实力:铸钛技术中心与清华、北航、华中科大等高校展开密切的合作,研究钛合金精密铸造技术及其     

新机研制中的新材料和热工艺应用

在涡扇、涡轴两种中、小型燃气涡轮发动机的研制中，采用了较多的钛合金、高温合金和高强结构材料和粉末盘热等静压、单晶叶片精铸、等温锻造、无余量整体精铸、大型薄壁带铸造油路的名合金铸造、多弧等离子镀、蜂窝激光焊、高温真空钎焊和钛合金的锻造、铸造、表面处理、焊接等新工艺，保证了新机性能，使中小涡轮燃气发动机制造技术上了一个新台阶。     

高温钛合金的现状与前景

简要回顾国内外固溶强化型高温钛合金材料的发展历史,分析英、美、俄等国的高温钛合金研究与应用情况及发展趋势。介绍国内自主研制、使用温度在550~650℃范围内的三种钛合金新材料及其相关技术发展,对国内高温钛合金材料进行初步梳理。参考国外高温钛合金研究、应用经验及发展趋势,结合国内实际情况,对国内高温钛合金材料体系的建立及完善提出具体建议,并展望国内高温钛合金近期研究重点和未来发展方向。     

耐热钛基复合材料制备加工及应用综述

钛合金以其高比强度、高比刚度以及耐高温性能备受航天航空等领域的青睐。合金化手段已无法使钛合金突破600℃服役温度瓶颈,无法满足超高速飞行器及新型航空发动机等航空航天装备更高服役温度需求。向高温钛合金中原位引入多元多尺度的陶瓷增强相,精准控制其形成特定构型结构是实现更为优异高温性能的有效途径之一。这种新型材料也被称为耐热钛基复合材料,其使用温度较传统钛合金可提高50～200℃,受到广泛关注。本文针对耐热钛基复合材料的研制,从复合构型设计及制备、近净成形加工技术（增材制造、精密铸造、等温超塑性成形）及高温力学性能等方面,全面综述了以上研究进展及应用现状,并提出该材料目前存在问题以及未来发展方向。     

镁合金在航空航天领域研究应用现状与展望

介绍了高性能镁合金的研究现状,重点介绍了高强铸造镁合金、高强变形镁合金、高阻尼镁合金和高温镁合金,以及镁合金的固态成形、液态成形中的先进成形技术和其他新型制备技术。综述了镁合金在航空航天领域的研究应用现状与进展,包括镁合金在航空发动机、飞机和航天飞行器等方面的应用。最后,展望了镁合金在航空航天领域的发展趋势。     

熔模精密铸造在航空航天领域的应用现状与发展趋势

介绍了熔模精密铸造技术在航空航天军工装备、民用航空以及商业航天领域的应用,详细介绍了国内外高温合金、钛合金、铝合金与镁合金熔模精密技术的研究现状与发展情况,侧重介绍了北京航空材料研究院近年来在该领域取得的研究成果,对比阐述了熔模精密铸造技术与增材制造、半固态成形、注射成形等新型工艺技术,展望了熔模精密铸造技术的未来研究方向与热点。     

高性能纤维增强聚醚醚酮复合材料挤出成型增材制造现状与挑战

材料挤出成型是一种典型的增材制造技术,其通过高温加热,将热塑性聚合物或其复合材料熔融挤出,而后逐层累积成型。它具有无需模具、可成型复杂零部件、低成本等显著优势,在生物医疗、航空航天、汽车工业等多个领域有着广泛的应用前景。聚醚醚酮作为一种半晶态超强热塑性聚合物,其纤维增强复合材料具有轻质高强、热稳定性好、化学稳定性佳等优异特性。利用材料挤出成型工艺制备纤维增强聚醚醚酮复合材料,可实现零部件的高性能低成本快速制造。介绍了纤维增强聚醚醚酮复合材料挤出成型制造技术的发展现状,分别从成型工艺机理、技术发展及性能对比等几个方面展开论述,并系统分析了未来技术发展所面临的挑战。     

我国航空用钛合金材料研究现状

评述了我国航空用钛合金材料研制部门近几年研究现状,包括高温钛合金、钛基复合材料、强韧性钛合金、阻燃钛合金等,以及将来的发展趋势.     

钛合金在飞机上的应用

随着航空工业的发展和对综合性能优良材料的需求,高温钛合金、阻燃钛合金、TiAI金属间化合物以及高强、高韧、高损伤容限型钛合金及钛基复合材料等将成为钛合金的主要发展方向     

增材制造600℃高温钛合金研究进展

先进航空发动机高压压气机550～600℃环境使用的关键/重要件对600℃高温钛合金提出迫切需求。但是,难成形的复杂构件以及梯度/复合结构与功能一体化构件等的制造,采用传统铸造、锻造等工艺技术难以满足需求和研发要求。增材制造是先进制造技术的典型代表,拥有材料设计-制造一体化、复杂设计-定制一体化等独特优势,为600℃高温钛合金新材料/新技术研发提供了新的途径。目前国内外已开始关注通过增材制造的方式制备600℃高温钛合金,重点研究材料-工艺-组织-性能的关系。本文首先简要回顾600℃高温钛合金研究,其次重点介绍不同增材制造工艺下600℃高温钛合金沉积态和后处理态的微观组织特点;在综合性能研究方面,列举并分析拉伸性能、蠕变性能、热疲劳性能和抗氧化性能等关键性能;在复杂设计/复合结构章节,论述以600℃高温钛合金为基体的复合材料和梯度结构增材制造的研究进展。最后,对增材制造600℃高温钛合金材料开发、复合工艺探索、缺陷控制和性能评价标准建立等研究方向进行展望。     

钛合金电子束焊接的研究进展

轻质、高强的新型材料已成为人们迫切寻求的目标;而优化的焊接结构则是降低材料消耗、减轻结构重量的有效途径.钛合金具有比强度高、抗腐蚀性好、耐高温以及韧性和焊接性较好等一系列优点,所以在航空航天飞行器中推广应用钛合金焊接结构已成为人们关注的重点.     

激光选区熔化成形技术的发展现状及研究进展

随着航空航天装备更加注重追求轻质、高效和高可靠性,设计中越来越多地采用复杂整体结构件和精密复杂结构件.由于单个结构件的尺寸和复杂性不断增加,对结构件加工制造要求日趋苛刻.同时,航空航天用钛合金等材料具有高熔点、难变形和难加工等特点,使得复杂整体结构件和精密复杂结构件的制造尤其困难.特别是越来越多的异形结构,传统的锻造、铸造、焊接、机加等成形工艺已无法满足结构件的设计和制造要求.因此,研究开发能够解决航空航天整体复杂钛合金结构件难加工甚至无法加工问题的制造技术途径,已成为先进制造技术的重要发展方向和前沿热点课题[1-2].     

刘黎明焊接技术专家

您带领科研团队经过多年的研究,多项科研成果达到国际领先水平,请您与我们分享一下这些科研成果. 刘黎明:我们科研团队近年来围绕低能耗、低污染绿色焊接制造技术、材料及装备开展了系列研究,目前已研制出激光一电弧及激光一多电弧及电弧一电弧等系列低能耗复合焊接技术及装备,实现了包括钛合金、铝合金及高强钢等多种金属材料的优质高效连接,并在航空航天及船舶制造领域得到推广应用;开发出具有低污染的镁合金焊接材料,显著减少镁合金焊接烟尘,实现了镁合金高性能绿色焊接制造;通过对异质焊接界面反应过程进行精确控制,实现了镁/铝、镁/钢等异质材料的良好连接,为促进轻质合金构件在汽车、飞机装备中应用起到了积极的推动作用.     

激光选区熔化成形技术在航空航天发动机制造领域的研究与应用现状

本文重点介绍了激光选区熔化（Selective Laser Melting,SLM）成形钛合金、镍基高温合金、铜合金等材料体系的研究进展，以及SLM装备与工艺新技术；同时综述了国内外SLM技术在航空航天发动机领域的典型应用；最后在分析现有相关研究和应用的基础上，讨论了SLM技术面临的挑战和未来重点研究方向。     

航空金属材料相对可切削性系数的涵义与应用

介绍了金属材料相对可切削性系数（Ｋｒ）的涵义及其在航空材料切削加工领域中的应用；列举了变形高温合金、铸造高温合金、钛合金的Ｋｒ值及不同Ｋｒ值材料的车削、钻削、铰削、铣削加工数据。     

新一代600℃高温钛合金材料的合金设计及应用展望

先进航空发动机及超声速飞行器的发展对耐热轻质的600℃高温钛合金材料提出了迫切需求。600℃高温钛合金主要用于制造发动机600℃以下高温段高压压气机轮盘、叶片、整体叶盘、机匣以及飞行器机身构件、蒙皮等,可以显著减轻结构重量,大幅提高发动机的推重比和飞行器的飞行速度和机动性。600℃高温钛合金的设计受蠕变与热稳定性本质矛盾的限制,为了最大程度发挥高温蠕变抗力,同时兼顾塑性、热稳定性等,基于当量设计准则和扩散理论,设计研制新的600℃高温钛合金材料TA29,合金系为Ti-Al-Sn-Zr-Nb-Ta-Si-C。TA29钛合金具有优异的热强性,良好的断裂韧度、塑性和热稳定性,其整体叶盘部件成功通过了发动机强度考核试验,有望推广应用于先进航空发动机、超高声速导弹等飞行器的高温结构部件。应加强TA29钛合金高温蠕变-疲劳-环境交互作用、微织构、表面完整性、残余应力分析及其对使用性能影响等研究。     

科技成果

整体精铸钛合金中介机匣研制成功6月7日,我国第一件按照设计要求完成各项指标检测的某发动机整体精铸钛合金中介机匣运抵黎明航空发动机公司,9日,该铸件顺利通过入厂检验,并进行机加工。这是由北京航空材料研究院研制成功的满足发动机研制急需的整体精铸钛合金中介机匣,不仅填补了国内复杂、薄壁钛合金精密铸造的空白,而且大大缩小了与发达国家在钛合金大型、复杂、薄壁精密铸造技术上的差距。该机匣属大型铸件,表面积大,薄壁环节多,结构复杂,铸件难以成型,易变形,技术难度很大,而且经过专业化厂多年研究尚未能解决欠注、气孔、变形、加杂、…     

钛合金表面激光熔覆涂层工艺

钛合金具有很高的比强度、优良的耐腐蚀性和高温性能,是航空航天部门广泛使用的高性能材料。但钛合金的摩擦系数大、耐磨性差,因而极大地限制了它在工程上的应用范围。金属表面激光熔覆技术是近年来发展起来的一种新型表面处理工艺。利用高能激光束对材料表面的瞬间加热和熔池快速冷却的特性,在钛合金表面用激光熔覆一层增强材料,能够显著改善钛合金的表面性能[1]。目前,在钛合金表面上进行激光熔覆的镍基合金材料主要是NiCrBSi[2],而用NiCo-CrAlY作涂层的研究却未见报道。NiCoCrAlY合金是常用的热喷涂材料,其涂层致密,结合强度大,耐…     

航空航天难加工材料切削加工过程模拟与智能控制综述

随着航空航天关键构件服役性能要求的不断提升,高性能钛合金、镍基高温合金、高强度钢等难加工材料大量应用到航空发动机等重大装备。切削加工是高强韧难加工材料的重要加工方法,在加工过程中普遍存在切削力大、切削温度高、工具磨损严重和加工质量差的问题。针对当前航空航天难加工材料切削加工过程切削力、切削温度、工具磨损及表面质量的仿真技术与智能控制技术进行了系统性的总结和梳理,分析了当前研究存在的主要问题与关键挑战,对切削加工过程仿真模拟与控制技术的未来发展趋势进行了展望。