中国航空发动机涡轮叶片用材料力学性能状况分析

简述了国内外航空发动机涡轮叶片用材料的发展,对中国航空发动机涡轮叶片用材料中的变形高温合金和铸造高温合金的拉伸、持久、疲劳性能进行了比较,分析了目前中国航空发动机涡轮叶片用材料性能数据十分缺乏的现状。     

DZ125定向凝固高温合金的研究

研究了可用作先进航空发动机定向薄壁空心叶片的DZ125合金,该合金具有高的综合性能,其力学性能水平高于国内外广泛应用的同类商用典型定向合金,同时具有良好的定向铸造工艺性能和高的薄壁力学性能.合金已用于铸造某航空发动机的具有复杂内腔的薄壁定向叶片,并已通过台架试车,投入小批量生产.     

吴浩：基础产业要增强“体质”

目前，第三代航空发动机的机匣、盘、轴、叶片等零部件，绝大多数仍是高温合金和钛合金的铸件或锻件。因此，以铸造和锻造工艺为代表的热加工工艺水平对航空发动机性能的重要性不言而喻。围绕国内发动机热加工领域的现状，本刊记者专访了中航重机股份有限公司副总经理吴浩，他的困惑与思考发人深醒。     

γ-TiAl合金在航空发动机上的应用

美国ＧＥ航空发动机公司的Ｃ．Ｍ．Ａｕｓｔｉｎ等人以该公司研制的Ｔｉ＿４８Ａｌ＿２Ｃｒ＿２Ｎｂ为例,对该金属间化合物与其他耐热合金的特性进行比较,评述了γ＿ＴｉＡｌ合金在航空发动机上的具体应用实例、铸锭铸造方法、金属组织对铸造材料韧性的影响。目前,这种材料至少在６种航空发动机零件上进行试验,至少有两种航空发动机零件计划用该金属间化合物制造。经济的制造方法同时也在研究之中γ-TiAl合金在航空发动机上的应用     

高温合金涡轮叶片材料的现状与发展

 本文回顾了自1956年以来,近三十年我国航空发动机铸造涡轮叶片的发展历史和现状,归纳了在此期间材料和铸造科研人员提供的铸造高温合金和铸造方法,满足了航空发动机的需要。 在铸造动叶片、空心叶片的陶瓷型芯、弥散强化合金的研究与运用计算机进行质量控制等方面都取得显著的成就。 着眼为将来发展高性能发动机,文中提出研究陶瓷和难熔金属材料以适应下列要求: 1.更高的工作温度 2.更高的表面稳定性 3.更高的力学性能 除了应不怕失败地发展上述材料外,还应考虑高温合金仍是550～1100℃下工作的发动机结构件材料,而且还要使用一段很长的时间。因此,要研究推广计算机的应用。难熔金属模具及真空压铸叶片工艺的改进,将提高叶片质量和代替传统的熔模铸造工艺。     

ICIO合金TLP扩散焊技术

航空科学技术的发展,促使航空发动机性能不断提高,具体体现在航空发动机朝高温、轻量化方向发展.目前用于制造航空发动机热端部件的高温合金无法满足高推比发动机耐温性能的要求,于是开展了Ni3Al基金属间化合物材料等新型高温材料的研究.由于Ni3Al金属间化合物原子的长程有序结构和原子间金属键及共价键共存[1],使其具有熔点高、密度小、抗氧化性好和耐温强度高等特性,在高性能航空发动机中有很好的应用前景.     

高温TiAl合金热成形技术研究进展

γ-TiAl合金具有优异的高温性能,是航空发动机650~900℃服役温度区间的重要候选材料。在回顾TiAl合金发展过程与应用现状的基础上,主要介绍了TiAl合金铸锭熔炼、铸造、包套等温锻造、包套热挤压等热加工技术的研究进展,提出了TiAl合金低成本近净成形技术面临的机遇和挑战。     

基于定部件效率的航空发动机通用性能仿真系统构建

根据飞机设计阶段对航空发动机性能仿真简便、快速和有效的要求,在基于定部件效率的航空发动机性能仿真方法基础上,对航空发动机部件进行通用性建模,并采用面向对象技术构建通用航空发动机性能仿真系统。采用定部件效率模型对航空发动机性能进行仿真,降低了航空发动机性能仿真过程的专业性要求;同时,采用面向对象技术建立通用的航空发动机性能仿真系统,提高了仿真代码的重用性及仿真系统的适用性。利用该仿真系统建立双转子混排涡扇发动机和自由涡轮式单转子涡轮螺旋桨发动机仿真对象模型,并对某型双转子混排涡扇发动机稳态特性进行仿真,验证了仿真系统的有效性。     

先进高温合金近净形熔模精密铸造技术进展

介绍近期国内外的高温合金近净形熔模精密铸造技术研究发展状况,重点介绍北京航空材料研究院在航空发动机高温合金涡轮叶片、整体叶盘以及导向器和机匣类结构件的精密铸造技术领域取得的研究成果.论述高温合金精密铸造技术的未来研究重点.     

航空铸造涡轮叶片合金和工艺发展的回顾与展望

回顾了国内外半个多世纪以来航空发动机铸造涡轮叶片合金和熔铸工艺的长足发展 ,并对下一步的发展提出了一些看法     

稀土镁合金强韧性设计与开发

镁合金作为最轻质的结构材料,在电子产品及汽车工业领域具有广泛的应用前景。相比于非稀土镁合金,稀土镁合金具有强度高且高温性能好的优点,而成为研究热点之一。本文重点介绍了高稀土含量镁合金和低稀土含量镁合金的强韧化方法。高稀土含量的镁合金可以调控三角分布的棱柱面片状析出相β',阻碍位错滑移,提高合金强度。低稀土含量的镁合金可以采用表面机械研磨处理方法得到表面含有纳米晶中心含有孪晶的梯度组织,利用细晶强化和孪晶强化提高合金强度。     

Processing and mechanical property studies of orthorhombic titanium-aluminide-based alloys

Alloys based on the intermetallic compound orthorhombic titanium aluminide have the potential to replace steels, nickel and titanium alloys for some aero-engine component applications. The introduction of orthorhombic alloys could result in reduced weight and higher operating temperatures for engines. This in turn would lead to higher thrust-to-weight ratios and greater fuel efficiency. The Brite-Euram-funded programme EPROTAC is developing processing routes for orthorhombic alloy components with properties which are superior to current alloys.     

Mg-Zn-Zr-RE系镁合金的显微组织

 应用于航空工业中的MB15镁合金（Mg,5.0～6.0％Zn,0.5～0.9％Zr）为高强度变形镁合金。为进一步提高此合金的强度而添加稀土元素。本文报导含有Y及混合稀土的Mg-Zn-Zr-RE系合金的相组成及其微观形态的研究结果。 试验用合金的化学成分列于表1。表中MM为混合稀土,其中主要元素La10.76％,Nd17.54％,Gd14.60％,Dy14.09％,Y26.88％,此外还有少量Ce、Pr、Ho、Er等。试样用材为铸锭及挤压型材,后者是铸锭经350℃加热2h后挤压而成。     

镁合金AZ91D在氯化钠溶液中的腐蚀行为

通过容量法、失重法和电化学阻抗谱(EIS)方法研究了镁合金AZ91D铸件及压铸件在5%氯化钠溶液中的腐蚀及电化学腐蚀行为。利用扫描电子显微镜(SEM)、能量色散谱(EDS)和X-射线衍射(XRD)方法研究了腐蚀产物表面形貌及其组成。结果表明:两种合金的腐蚀产物相同,由块状的化合物氢氧化镁[Mg(OH)2]和松枝状的水合氢氧化镁氯化物[Mg2Cl(OH)3.4H2O]组成;镁合金AZ91D压铸件的耐腐蚀性能比镁合金AZ91D铸件好;并通过浸泡过程中电荷转移电阻(Rt)和双电层电容(Y)的变化解释了两种合金的耐腐蚀性能差异。     

航天用钛合金及其精密成形技术研究进展

对航天领域用钛合金材料及其精密成形技术(精密铸造、精密锻造、超塑成形、旋压成形、粉末冶金成形)的国内外研究进展和应用现状进行了较系统的概述。最后基于我国航天工业发展的实际需求,对钛合金材料及其精密成形技术的未来发展趋势进行了展望与总结。     

超轻型Mg—Li合金

Ｍｇ－Ｌｉ合金具有高的比强度和比模量,在航天及航空等领域中具有广阔的发展前景。本文详细介绍了Ｍｇ－Ｌｉ合金的发展现状及性能改善的途径。     

RE及Al5TiB对ZA84镁合金阻尼性能的影响

研究了变质剂RE及Al5TiB对Mg-8Zn-4Al-0．3Mn（ZA84）镁合金阻尼性能的影响。研究表明，RE的加入降低了合金在低温（〈80℃）时的阻尼性能，但明显提高了合金在高温（≥80℃）时的阻尼性能；而Al5TiB的加入则同时提高了合金室温及高温阻尼性能。经Al5TiB变质的合金在室温时即表现出了Q^-1=0．01的高阻尼。由于高温下合金中相的软化及界面的粘性滑动，ZA84镁合金在高温时存在一个温度内耗峰，加入RE后推迟了合金中温度内耗峰的出现温度。分析认为，加入RE及Al5TiB后合金的阻尼机制主要是位错机制和界面机制。可动位错密度越高，晶粒越细，晶界和相界面越多，阻尼性能越好。     

增材制造钛铝合金研究进展

钛铝合金具有轻质、高强、耐高温等优异特性,在航空领域,特别是在航空发动机涡轮叶片上具有重要应用价值。然而,钛铝合金的室温脆性大、热变形能力低,使得采用传统的锻造、精密铸造、粉末冶金等技术均难以制造具有复杂形状,特别是具有内部空腔结构的钛铝合金叶片,限制了其性能的进一步提升。增材制造技术能够突破形状的制约,有望发展成为制造钛铝合金复杂结构零部件的新技术。目前,应用于钛铝合金的增材制造技术主要有电子束选区熔化、选区激光熔化和激光金属沉积。本文调研了增材制造钛铝合金领域2010~2020年的文献,对上述3类增材制造技术的原理和特性、所使用合金粉末的特性、打印构件的相组成、组织形貌和热处理工艺、宏观和微观力学性能及其在航空领域的应用等研究进行了对比分析和评述,并对增材制造钛铝合金发展中所存在的问题及下一步研发重点进行了总结和探讨。     

便携式坐标测量系统在航空发动机关键部件检测中的应用

介绍了激光跟踪仪和关节臂坐标测量机在航空发动机关键部件检测中的应用,根据发动机部件的特点,对几类共性的检测问题提出了计量解决方案.