钛合金激光焊接研究现状

随着航空工业的发展,钛合金在航空结构中有着越来越广泛的应用。焊接作为重要的连接手段,其制造接头的力学性能决定了构件的使用性能。激光焊接具有高能束焊接方法热输入小、残余应力及变形小的特点,焊接质量高,并且能在开放环境中开展工作,已成为真空电子束焊接外另一种优秀的钛合金焊接方法,是近年研究的热点。总结了近期钛合金激光焊接的一些研究工作,重点介绍了关于激光焊接钛合金组织性能调控方面的成果,并讨论了钛合金激光焊所存在的问题,具体内容包括:激光类型和扫描方式对接头质量的影响、三种典型(α型、α+β型和β型)钛合金激光焊接头组织性能特点、焊后热处理对钛合金激光焊接头组织性能调控方法。为采用激光焊接方法制造高质量钛合金接头研究工作提供参考。     

钛合金小空间曲线焊缝自动化焊接工艺及性能

近20年来,随着焊接技术的研究和应用水平的进步,特别是在材料的焊接性能研究、自动化焊接工艺方法和工艺技术、结构的焊接应力变形控制以及焊接接头力学性能和可靠性等方面的研究深入和水平提高,在"合于使用"的先进设计理念的引领下,钛合金焊接结构越来越广泛地应用到飞机的重要承力结构上.事实上飞机重要承力件采用钛合金焊接结构的技术优势,在20世纪七八十年代前苏联研制的第3代军用飞机上即得到了很好的印证,并引起了欧美航空制造界的高度重视.越来越多的资料报道表明,欧美航空制造业已经将钛合金焊接结构从飞机的次承力结构应用到主承力结构上[1].     

钛合金先进焊接技术研究现状

钛合金被誉为21世纪的智慧金属,因其性能优异,在高温、高强度结构和特殊接头的焊接方面发挥着关键作用,其先进焊接技术作为现今高端装备制造主流技术之一,受到广泛的重视。本文简要介绍了钛合金相关性能及主要应用领域,并针对激光焊接、电子束焊接和线性摩擦焊接这3种先进焊接技术,开展成形工艺优化、缺陷控制、组织演变规律以及力学性能分析等内容的综述。     

钛合金焊接薄板残余应力有限元数值分析

研究钛合金焊接薄板残余应力的大小和分布,对于研究钛合金焊接件的疲劳寿命,具有十分重要的理论和工程实际意义.利用ANSYS分析了钛合金焊接薄板的实际焊接温度场以及应力场的变化和残余应力的分布.计算结果表明,焊接熔合区存在较大的残余拉应力.     

先进焊接技术在航空航天领域中的应用

先进飞机的研制与生产对焊接技术的发展具有强大的推动作用,在解决航空制造技术关键问题时,焊接的优势越来越明显,如减轻结构重量、提高结构性能等,焊接技术已由原来的辅助制造工艺演变成为飞机制造中的关键技术;另一方面,焊接技术自身的发展和完善,也为新型先进飞机的结构设计和制造提供了技术保证。     

钛合金结构干涉配合铆接疲劳试验研究

干涉配合能提高接头疲劳寿命,已成为目前最有效的强化工艺方法之一。国内外飞机制造中已广泛应用干涉配合,但我国目前飞机制造中的干涉配合铆接只限于铝合金结构。钛合金优越的性能使其在飞机结构中的应用比例大幅提高,但钛合金结构的干涉配合铆接在我国飞机制造中还是一个空白。针对某型机的实际结构对钛合金结构的干涉配合铆接疲劳性能进行了试验研究。研究结果表明,较普通铆接干涉配合铆接可明显提高接头疲劳寿命,加载的应力水平越低,疲劳寿命提高越明显。另外,钉孔间隙等工艺参数对疲劳寿命增益也有较大影响。     

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.     

TC18钛合金焊接接头力学性能试验研究

氩弧焊和电子束焊是钛合金加工中两类常见的工艺方法,对比研究两种工艺对焊接接头力学性能的影响对其在工程中的合理选用具有重要的参考价值。完成了TC18钛合金氩弧焊接头和电子束焊接头的静力拉伸及旋转弯曲疲劳试验,并根据试验结果对两类焊接接头的力学性能进行了对比分析,采用统计学方法给出了二者的中值疲劳寿命SN曲线及疲劳极限。研究结果表明：氩弧焊接头焊缝区内晶粒粗大,使得材料的力学性能明显劣化;电子柬焊接头具有更高的抗拉强度与更好的高周疲劳性能,更有利于工程应用。     

钛合金加强框真空电子束焊接应用研究

钛合金加强框是飞机结构的重要构件,其在框段组合时机械连接与潜弧焊焊接方式均存在不足。真空电子束焊接(EBW)是实现钛合金框段组合的新型制造方式,具有显著优势。采用"积木式方法"展开系列试验研究:首先针对不同热处理制度下的TC4-DT焊接试样进行拉伸试验,通过标的参数对比获取合理的焊后热处理制度;然后通过系列焊接标准试样拉伸试验、断裂韧度试验及裂纹扩展率试验,获取基础性试验数据,并对焊接性能进行判断;最后经过短梁试验、部件试验以及机上应用,完成TC4-DT钛合金加强框EBW工程应用。结果表明:TC4-DT钛合金加强框EBW接头力学性能良好,较机械连接质量收益明显。     

钛合金蜂窝三层结构的扩散焊接研究

介绍了俄罗斯钛合金蜂窝三层结构扩散焊接的研究成果.详细介绍了铝合金、焊接规范选择、接头应力变形状态的分析、模拟计算等,有助于国内钛合金的焊接研究.     

关于先进战斗机结构制造用钛概述

先进战斗机结构制造用金属材料主要包括铝合金、钢铁材料以及钛合金,而钛合金由于兼顾了钢的高强度与铝的低密度以及具有耐腐蚀等优点,在世界各国的新一代武器装备结构选材中越来越受到重视和广泛应用,特别是在先进战斗机的结构制造中尤为如此。对美国、俄罗斯以及我国第三代战斗机与F-22等新一代战斗机结构制造用钛情况进行了汇总阐述,特别是针对美国战斗机的钛合金设计选用思路及热制造成形工艺进行了分析讨论。     

TC4锻件机械加工与焊接的研制与应用

“钛合金在飞机上的综合应用”是“九五”期间重点科研课题。课题的研究目的是通过典型零件的率先使用,突破飞机在重要承力构件上的钛合金综合应用技术,为新一代歼击机的钛合金综合应用做好技术储备。用钛合金替代合金钢制造飞机结构零件,可以显著减轻飞机质量,提高飞机的推重比;同时还可以提高飞机结构的抗热能力,使飞机进入更高的飞行范围,从而提高飞机结构的可靠性和使用寿命。     

钛合金在典型民用飞机机体结构上的应用现状

民用飞机机体结构通常采用钛合金以实现结构减重、改善疲劳寿命、提高耐腐蚀性,当代先进的民用飞机普遍提高了钛合金的用量。从钛合金的特点及其应用优势出发,介绍了钛合金在先进民用飞机机体结构中的应用现状并分析原因,总结并提出了钛合金在民用飞机机体结构上应用的机遇和挑战,为我国民用飞机的研发和发展提供参考和借鉴。     

复合材料在商用发动机作动系统中的应用分析

先进飞机及其发动机的需求是复合材料发展的强大推动力。基于复合材料的特点以及在航空中的应用情况,提出了发动机作动系统对复合材料的需求。根据商用发动机作动系统的定义与范围,详细论述了该系统未来发展方向对复合材料的应用需求。通过对比分析复合材料在国内外发动机作动系统中的应用现状,提出了钛基复合材料、Si C复合材料、变形记忆合金复合材料、压电功能复合材料等先进复合材料的应用发展方向,为中国商用发动机作动技术的发展提供相关建议。     

一代材料技术，一代大型飞机

 介绍了用于大型飞机的新材料的发展现状和趋势。当前,欧美大型飞机机体的材料结构正从以铝合金为主过渡至以复合材料为主,50%复合材料用量是未来飞机的起点。新一代大型飞机的材料技术特色首先是复合材料和钛合金用量创历史新高,以大幅度减轻飞机结构重量和降低燃油消耗;其次反映于一些具有新意的材料技术的成功推出,其中包括复合材料整体机身段、全钛发动机挂架、纤维金属层板、第3代铝锂合金、新型高强铝合金7085、新型高强高韧钛合金Ti-55531等。最后,对中国刚立项研制的大型飞机的选材原则提出了建议。     

大型Ti-1023框类零件的机械加工及焊接变形控制

由于钛合金具有比重小、比强度高、热强性高、热稳定性好、抗腐蚀性好等特点,因此,在飞机上的应用日趋广泛。用钛合金替代合金刚制造飞机结构零件,可以显著地减轻飞机质量,提高飞机的推重比,同时还可以提高飞机结构的抗热能力,使飞机进入更高的飞行范围,从而提高结构的可靠性和使用寿命。应用钛合金是提高飞机飞行性能的有效途径。本文针对某机后机身承力框61框下框段采用钛合金材料,（其牌号为Ti－1023,自由锻件厚度为70mm,结构形式由原来的“[”型变为“工”型,零件由组合焊接变为机械加工,装配形式由铆接变为焊接）,不仅解决了机械加工和焊接中的变形问题,而且同比可减轻质量1.271kg。     

On the optimum cruise speed of a hypersonic aircraft

Some preliminary results that have been obtained in the frame of the SANGER system studies are presented. SANGER is a West German study project and technology reference system for a future advanced space transportation system. The first stage of this vehicle is a hypersonic aircraft from which a passenger version could be derived. The analyses indicate that a speed of Mach 4.4 will lead to maximum seat mileage per day as well as to minimum propellant consumption. The speed-related cruise altitude of 24500 m or 80000 ft is above the most sensitive ozone layer and high enough to produce only one-third of the noise ground pressure which is considered as the acceptable limit (1 lb/ft²) over populated areas. The aircraft surface temperatures at these conditions can still be managed by a conventional titanium alloy structure with special provisions only at the leading edge and the engine inlets. The potential route structure and economics of such an aircraft are discussed     

Electromagnetic riveting technique and its applications

With the increasing applications of novel materials and structures in new-generation aircraft, conventional joining techniques in aircraft component assembly are greatly challenged. To meet those challenges, the electromagnetic riveting (EMR) technique was developed as an advanced joining tool, which exhibits obvious advantages in the assembly of new-generation aircraft. In this paper, the riveting principle of EMR was analyzed, and its development history and status were presented in detail. Then, equipment features of three typical EMR systems were given. Moreover, three important applications of EMR were covered, i.e., composite structure riveting, titanium rivet and large-size aluminum rivet riveting, and interference fit bolt installation. Specially, a novel strengthening method for mechanical linking holes based on EMR was also presented, which can significantly improve the fatigue behaviors of mechanical joints. Finally, open questions in the EMR field were discussed, and some recommendations for future work were also made. This paper can be useful for optimizing the joint designs of aircraft components and improving the level of aircraft maintenance.     

先进铝锂合金的特点及其在民用飞机上的应用

航空产品通常对其重量有严格要求,当前最有效的减重方法是发展低密度材料。介绍低密度、高强度且具有良好损伤容限特性的铝锂合金材料;通过其与常规铝合金、先进复合材料的性能对比和权衡研究,重点分析第三代先进铝锂合金的性能特点及其在民用飞机上的应用;给出铝锂合金国产化应用建议。研究结果可作为民用飞机设计选材和减重优化的参考和借鉴,有助于铝锂合金材料的推广应用。