未来的钛铝金属间化合物复合材料

本文讨论了钛铝金属间化合物（Ｔｉ３Ａｌ和ＴｉＡｌ）复合材料，着重于连接纤维增强的Ｔｉ２Ａｌ。与诸如超高合金类的常用高温材料相比较，这些复合材料具有一些非常可观的力学性能。然而，在将这些复合材料创造性地用于诸如高比推力发动机及航天飞机之类涉及环境要求的系统时，则必须首先解决耐环境性、抗疲劳性及高成本等问题。     

高温材料研究进展及其在航空发动机上的应用

随着航空发动机推重比的提高,急需发展集轻质、高强韧、耐高温、长时间、抗烧蚀于一体的高温结构材料,如TiAl系和Ni3Al基金属间化合物、Cf/C复合材料、陶瓷、CMC-SiC复合材料等,以满足航空发动机愈加苛刻的工作环境。简要介绍了适用于高推重比航空发动机的高温结构材料的研究进展、成果、应用现状及存在问题,指出了高推重比航空发动机用高温结构材料是今后的研究目标和发展方向。     

航空发动机高温钛合金非等温氧化行为研究进展

阻燃性能是衡量航空发动机钛火安全的关键性能指标,通常采用钛合金材料/构件抵抗热自燃、点燃和扩展燃烧的能力进行综合评价。针对高性能航空发动机对先进高温钛合金的需求,在回顾近期抗点燃性能和抗燃烧性能试验技术研究基础上,重点从抗热自燃性能的层面介绍阻燃钛合金、高温钛合金及钛铝金属间化合物的非等温氧化行为及阻燃机理的研究进展,并对未来发展方向进行展望。     

铝、钛基复合材料在航空发动机上的应用分析

介绍了金属基复合材料的优点;分析了铝合金和钛合金复合材料的性能,并讨论了2种复合材料在航空发动机部件上的应用前景。     

第八届国际钛合金会议

本文介绍了第八届国际钛合金会议的惰况，主要包括欧、美、中及独联体的航空用钛情况。同时重点介绍了钛合金的发展、钛金属间化合物、冷膛熔炼、模拟技术以及Ｔｉ－６－４无缝钛管生产。     

颗粒增强钛基复合材料磨削试验与仿真研究

采用单层钎焊CBN砂轮开展了颗粒增强钛基复合材料（PTMCs）磨削试验,对比研究了在磨削TC4钛合金和PTMCs时,磨削用量对磨削力与磨削温度的影响规律,利用有限元仿真研究了PTMCs材料去除演变过程。结果表明,磨削过程中PTMCs的磨削力较TC4增加了15%～30%,磨削温度提高了7%～11%,PTMCs比TC4钛合金更难加工;PTMCs材料去除过程为TC4基体材料的延性去除和Ti C增强颗粒的脆性去除,脆性去除形成了磨削表面孔洞缺陷;当磨削速度从120 m/s降到20 m/s时,磨削表面孔洞缺陷深度由0.8μm增至3.5μm,增加了约3.4倍;提高磨削速度可以降低增强颗粒脆性去除对PTMCs磨削表面孔洞缺陷的影响程度。     

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.     

未来航空发动机材料面临的挑战与发展趋向

根据发动机材料基本服役环境的特点,提出将先进的结构概念与材料概念、发动机的先进性、可靠性与材料组织和缺陷的可控性与稳定性结合起来开展材料研究的论点。从使用温度、高温比强、抗氧化性、韧性、导热性与加工性方面分析了传统材料与新材料体系的特点,并针对我国航空发动机材料中存在的问题,提出了若干建议。     

航空发动机钛合金叶片机器人浮动砂带磨削技术及其试验研究

压气机钛合金叶片为航空发动机关键零部件,其制造质量和加工精度对整机工作性能有至关重要的影响。由于该叶片型面结构复杂,打磨工作常由人工完成,其打磨效率低,打磨质量一致性难以保证。对航空发动机钛合金叶片机器人浮动砂带磨削技术进行分析,并进行了相关试验研究。试验结果表明钛合金叶片的机器人浮动砂带磨削技术能适应钛合金叶片的打磨要求,打磨后的叶片表面粗糙度Ra在0.4μm以内,表面三维形貌一致性较好,磨削后的进排气边的形状保持一定的圆度状态。     

磨削钛合金时砂轮磨损机理的研究

磨削钛合金时砂轮磨损严重,磨削比很低。为了改善钛合金的磨削加工性,本文着重分析了造成砂轮磨损的主要原因,论述了粘附磨损、扩散磨损以及磨粒破碎、脱落所造成的磨损,并分析了磨削条件对砂轮磨损的影响。     

TC4钛合金高效磨削加工用环形热管砂轮的研制

针对航空航天高强韧性难加工材料TC4钛合金在磨削加工中存在磨削温度高而导致工件表面烧伤的问题,提出利用热管换热技术冷却磨削弧区的新方法.分析了环形热管砂轮在加工中对磨削弧区的强化换热原理,并设计制作出能够用于磨削加工的环形热管砂轮,同时实现了对砂轮基体内环形管腔的密封、抽真空、精确注液与机械式真空封口.最后,在相同磨削工艺条件下,使用环形热管砂轮和无热管砂轮进行TC4钛合金缓进给深切磨削对比试验,验证了环形热管砂轮对磨削弧区温度的控制效果.试验结果表明:设计制作的环形热管砂轮在TC4钛合金高效磨削过程中可以有效降低磨削温度,避免工件表面出现烧伤.     

颗粒增强钛基复材缓进深切磨削加工研究

颗粒增强钛基复合材料(PTMCs)属于典型的难加工材料,在航空航天领域具有广阔应用前景.本文开展了PTMCs材料的缓进深切磨削研究,揭示了磨削用量和磨削方式(顺磨与逆磨)对磨削力与磨削温度的影响规律,同时利用有限元法分析了磨削温度场特征和材料去除机理.研究发现,缓进深切磨削PTMCs时,磨削力随工件进给速度和切深增加而增加,顺磨时的磨削力比逆磨大10％～20％,而顺磨的磨削温度要比逆磨约低10％.由于逆磨和顺磨工件的温度分布不同,当切深大于0.6mm、工件进给速度大于400mm/min时,顺磨比逆磨更易发生烧伤.在此基础上,提出了顺磨与逆磨条件下磨削温度场仿真计算的不同热源模型与边界条件,分别获得了两种磨削方式的温度分布特征,有限元仿真结果与试验结果相符.颗粒增强钛基复材磨削表面典型加工缺陷是表面涂覆和硬脆增强相破碎和拔出导致的孔洞,单颗磨粒切厚对硬脆增强相的去除行为有显著的影响.     

钛合金及钛基复合材料在航空航天的应用和发展

近年来,我国不断加强对航空航天事业的建设与发展,在增强空中军事力量与加快探索太空领域步伐的同时,对具有高强度,低密度且耐高温性能的钛合金及钛基复合材料需求越来越多。为探究不同服役环境下钛合金及钛基复合材料的性能,本文综述钛合金及钛基复合材料在航空航天的应用和发展现状,从高温钛合金、高强韧钛合金、阻燃钛合金、低温钛合金和钛基复合材料阐述高性能钛合金及钛基复合材料的应用与研究概况,讨论目前研究存在的问题,指出成分调控、结构设计以及和工艺耦合为今后航空航天用钛合金以及钛基复合材料的研究方向。     

GRAIN STRUCTURE CONTROL OF NICKEL－BASE SUPERALLOYS IN CASTING PROCESS： EFFECT OF MELT ADDITIONS

ＧＲＡＩＮＳＴＲＵＣＴＵＲＥＣＯＮＴＲＯＬＯＦＮＩＣＫＥＬ－ＢＡＳＥＳＵＰＥＲＡＬＬＯＹＳＩＮＣＡＳＴＩＮＧＰＲＯＣＥＳＳ：ＥＦＦＥＣＴＯＦＭＥＬＴＡＤＤＩＴＩＯＮＳ￥ＬｉｕＬｉｎ；ＺｈａｎｇＲｏｎｇ；ＺｈｅｎｇＪｉａｎｇｂａｎｇ（Ｄｅｐｔ．ｏｆＡｐ...     

Phase Transformation in a β-Ti Alloy with Good Balance Between High Strength and High Fracture Toughness

This article studies the phase transformation of the metastable β-Ti-Al-Mo-V-Cr-Zr alloy (Ti-1300) to disclose the morphological reason for its high strength and high fracture toughness. It has been found that its ultrahigh strength (ultimate tensile strength exceeds 1 400 MPa) owes mainly to the spheroidization of the α-phase, while the high fracture toughness (exceeds 81 MPa·m^½) to the special lath-shaped α-particles. Compared to the needle-shaped second α-articles, the coarser lath-shaped ones remove the stress concentration at the lath tips and consequently benefit improvement of fracture toughness. The article also describes shape evolution of the α-particles during aging thermodynamically and kinetically, and suggests an optimized aging processing to achieve an ideal balance between high strength and high toughness for this alloy.     

原位钛基复合材料中TiB的生成热力学及动力学

采用自蔓延高温合成（SHS）、感应熔炼和熔模精铸相结合的方法,利用Ti—B—Al体系制备出了原位自生TiB增强的钛基复合材料。借助XRD、SEM和TEM分析了复合材料的物相和增强体的形态。结果表明：在复合材料中只存在TiB增强体和Ti,无TiAl3杂质相形成,TiB增强体呈柱状短纤维,这与其B27晶体结构有关,且增强体／基体界面清洁无杂质污染,并从热力学和动力学两方面论述了在Ti—B—Al体系中制备TiB增强体的生成机制：在Ti-B—Al体系中,Al首先受热熔化使得Ti和B相继溶解于Al液中;Ti与Al之间先行发生化学反应形成Ti—Al金属间化合物,放出的热量进一步引发了溶解于液相中的B和Ti产生高温自蔓延形成Ti—B化合物。以热力学理论分析,应最终形成TiB2,但实际上由于动力学影响,最终形成了TiB。     

铝含量对颗粒增强钛基复合材料氧化行为的影响

利用海绵钛、高纯铝与TiC/Al中间合金的反应,采用非自耗电弧熔炼工艺,原位合成不同铝含量的复合材料。研究复合材料在800℃和900℃空气中的恒温氧化行为,分析不同铝含量对复合材料氧化动力学行为的影响,并用配有能谱分析仪的扫描电镜对氧化层表面及横断面显微结构和成分进行分析。结果表明,复合材料的氧化动力学曲线主要为抛物线类型;随着复合材料中铝含量的增加,表层铝的氧化物增多,钛的氧化物减少,氧化膜厚度逐渐减小,结构也发生明显变化,抗氧化性逐渐增强。