TC4/TC17钛合金线性摩擦焊接头性能分析

针对航空发动机整体叶盘典型的TC4和TC17异种钛合金材料,开展其线性摩擦焊工艺试验以及接头拉伸、高周疲劳力学性能的测试和分析.结果表明:TC4/TC17钛合金线性摩擦焊接头焊后经630℃,保温3h的时效热处理后,其拉伸和疲劳性能较好.接头的室温拉伸和高温拉伸强度均介于TC4母材和TC17母材之间,略高于TC4母材的性能;高周疲劳性能达到TC4母材高周疲劳强度的95%以上.     

TC11/TC17钛合金线性摩擦焊接头组织与性能

针对航空发动机钛合金整体叶盘的典型材料TC11和TC17开展对异种钛合金线性摩擦焊的研究,其中包括飞边形貌、接头组织及拉伸性能等.研究结果表明:TC11/TC17异种钛合金线性摩擦焊沿振动方向的飞边较长;焊接接头明显分为3个区域:母材、热机械影响区和焊缝区,其中TC11母材为双态组织、TC17母材为网篮组织、热机械影响区的组织沿着受力方向被拉长,焊缝发生了动态再结晶,组织为等轴晶.拉伸测试结果表明:接头的抗拉强度及屈服强度能达到与TC11等强,拉伸试样均断在TC11母材一侧,随着测试温度提高,强度呈线性下降趋势;而断面收缩率均超过TC17母材,随着测试温度提高,变化不明显.     

TC11/TC17线性摩擦焊飞边及焊缝微区特征分析

对TC11/TC17异种钛合金线性摩擦焊飞边和接头的组织进行了分析。研究结果表明,焊接飞边组织不是2种钛合金的混合组织而是由TC11钛合金、过渡区和TC17钛合金组成。而线性摩擦焊接头由TC11母材、TC11侧热力影响区、焊合区、TC17侧热力影响区、TC17母材组成,两侧热力影响区组织沿着飞边挤出方向被拉长,而两侧焊合均发生动态再结晶,并在焊合线处形成了共生晶粒。     

线性摩擦焊在整体叶盘制造中的应用

线性摩擦焊已用于航空发动机整体叶盘制造或大修中缺陷的修复     

航空发动机先进焊接技术应用

分析了高能束流焊接及增材制造、惯性摩擦焊和扩散焊等技术的特点以及这些技术在国内外航空发动机制造领域的应用现状,结合国内航空航天业需求提出技术研发的方向和目标,同时介绍了这些技术在航空航天零部件修理方面的重要作用。     

模拟环境下TB12阻燃钛合金燃烧特征与应用设计

采用摩擦试验方法在模拟航空发动机压气机环境下对TB12阻燃钛合金的起燃和扩散燃烧等特性进行了研究。结果表明,TB12阻燃钛合金在摩擦生热作用下会发生燃烧,表现为转静子试验件初始碰磨会引发突然燃烧,局部燃烧烧损使得试验件的高度尺寸减小,但其对扩散燃烧不敏感,燃烧快速停止,未发生类似与TC4钛合金的持续扩散燃烧现象。TB12阻燃钛合金燃烧产物具有较强的黏附性能、较高的强度、润滑功能和导热系数低的特点,黏附在试验件表面可降低摩擦生热量,阻止摩擦热向基体传导,减少了转静子试验件再次引发燃烧的可能性。根据TB12阻燃钛合金燃烧特点,在航空发动机中设计应用于压气机静子叶片,初始碰磨引发TB12阻燃钛合金叶片局部烧损后快速停止,形成的燃烧产物将阻止静子叶片与转子鼓筒直接碰磨,可降低因鼓筒失稳鼓包以及鼓包与悬臂静子叶片碰磨导致航空发动机钛火这一故障风险。     

商用航空发动机盘轴类转动件焊接工艺分析

盘轴类转动件作为商用航空发动机的关键重要部件,且为限寿件,直接决定了商用航空发动机的可靠性和成本。随着焊接技术的发展,先进商用航空发动机盘轴类转动件越来越多地采用焊接工艺来代替螺栓连接,以减轻结构重量并提高其可靠性。目前,电子束焊和惯性摩擦焊作为主要焊接方法,在商用航空发动机盘轴类转动件的焊接中发挥着越来越重要的作用。     

镍基高温合金摩擦焊接研究现状

镍基高温合金是航空发动机、燃气轮机等高温部件的重要制造材料,与之相关的摩擦焊工艺正因工程需求的增长而日渐受到重视。主要介绍了目前应用最为广泛的3种摩擦焊接方法(线性摩擦焊、惯性摩擦焊与搅拌摩擦焊)在高温合金焊接上的应用,涵盖了高温合金接头显微组织、力学性能、工艺探索、数值模拟等方面,较为全面地总结了镍基高温合金摩擦焊接的研究现状,并提出了今后在相关研究中应考虑的关键问题。     

TC4＋TC17线性摩擦焊接头的微观组织与力学性能

进行了TC4+TC17异种钛合金试件的线性摩擦焊实验,利用光学显微镜、扫描电镜及透射电镜分析了焊接接头的微观组织,并进行了焊后接头的力学性能测试.着重分析了焊接接头的焊缝、近缝区及变形区的组织特点及相变规律,并结合线性摩擦焊的工艺特点,初步分析了形变组织的形成机理.实验结果表明,利用合理的焊接工艺参数,用线性摩擦焊方法可获得可靠的Tc4+TC1钛合金焊接接头,接头的拉伸性能优于TC4母材.TC4与TC17接头的焊缝区为等轴细品组织,两侧近缝区、变形区的组织形貌差异较大.     

商用航空发动机转子部件的电子束焊接

现代商用航空发动机具有长寿命、高可靠性等要求,这对电子束焊接头的设计、制造及检测均提出了更高的要求。介绍了航空发动机转子部件电子束焊接结构及接头设计形式、检测要求,指出了针对商用航空发动机转子电子束焊需开展的研究工作。     

整体叶盘线性摩擦焊接设备研制与发展现状

线性摩擦焊作为航空发动机整体叶盘制造与修复的一项关键技术得到了快速发展与成功应用,并在航空航天及其他制造领域中具有广阔的前景.主要针对线性摩擦焊的设备研制与发展历程,介绍电磁式、机械式及液压式3类结构的设备工作原理与主要优缺点,同时介绍了国内外用于整体叶盘研制的典型设备的主要性能指标、结构特点及各自开展的研究与应用现状,并在最后指出线性摩擦焊设备现阶段的不足与发展前景.     

界面端奇异应力场分析在异种材料焊接中的应用

依据界面力学的奇异性理论,阐述了接触角为90°的对接界面的奇异应力场特征,并以此为基础,分别对异种钛合金的线性摩擦焊材料选用、Cf/C复合材料与TC4钛合金钎焊接头的钎料选择及界面层设计进行了分析,结果表明:TC4/TC17较TC11/TC17具有较好的界面匹配,更易获得良好的线性摩擦焊接头;选用AgCuTi钎料较TiZrNiCu钎料更适于Cf/C复合材料与TC4合金的钎焊;选用TiZrNiCu钎料时,采用Cf/C复合材料/TiZrNiCu/Cu/TiZrNiCu/Mo/TiZrNiCu/TC4界面结构进行钎焊可获得较好的匹配连接。     

现代摩擦焊技术在航空制造业中的应用和发展

焊接连接技术是结构制造的关键技术,也是确保发动机结构完整性不可缺少的手段,从整体上来看,一台先进的现代航空发动机可以认为是采用各种焊接技术连接而成的.先进焊接连接技术的研究与开发应用,直接关系到现代航空发动机的质量、寿命和可靠性.现代摩擦焊则是其中很重要的一项焊接技术.     

摩擦焊技术在航空发动机研制中的应用

摩擦焊技术作为航空发动机研制中的先进连接技术,它在我国航空发动机上的逐步应用不仅会提高航空发动机的性能,而且会加快发动机的研制进度。随着航空发动机高推比、长寿命、低成本要求的不断提高,摩擦焊技术在发动机研制和生产中将会起到越来越重要的作用。     

航空特种焊接技术的创新发展

<正>航空特种焊接技术是现代飞行器及其动力装置制造的主导工艺之一。熔化焊、钎焊、固相焊(扩散焊、摩擦焊)等专业技术的创新发展,为飞机、发动机的设计师们提供了创新思维的空间,保障了复杂构件、新材料、高性能、长寿命航空产品的安全服役。航空特种焊接技术正在为航空结构整体化制造开拓着新的发展     

发动机整体多级转子盘深内腔加工技术

为了提高发动机的推重比和可靠性,目前大型航空发动机的风扇盘和压气机盘大多采用整体多级盘结构,整体锻件多级转子盘便是其中的一类。该盘重量轻、性能好,但其深内腔加工是一大技术难点。本文介绍了一种先进的深内腔加工方法和加工中应特别注意的问题,并提出了应用整体锻件机械加工整体多级转子,该转子不仅可以达到发动机结构减化和减重的目的,还可以利用现有设备加工,从而使我们免受诸如线性磨擦焊加工技术和设备等国外对我们在整体叶盘生产技术上的封锁和限制,为此,发动机整体多级转子盘深内腔加工技术应引起我国航空发动机行业相关人员的重视。     

TC4钛合金惯性摩擦焊接过程的数值模拟

文摘基于ABAQUS有限元分析软件,建立了TC4钛合金的惯性摩擦焊(IFW)焊接过程的二维轴对称模型,通过确立Johnson-Cook损伤模型以及ALE技术对TC4钛合金的惯性摩擦焊焊接过程进行了热力耦合分析,发现TC4惯性摩擦焊在0.2 s内温度升高到200~300℃,0.5 s左右温度升高到1 100~1 200℃之后温度升高趋于平缓,到达峰值后温度缓慢下降,焊接完成。轴向缩短量在0.6 s内非常小,温度达1 100~1 200℃(0.6~1.2 s)轴向缩短量增长十分快并基本达到峰值,1.2~1.4 s由于粘结作用温度不再升高轴向缩短量增加缓慢,1.4 s后焊接基本完成轴向缩短量不再增加。初始阶段轴向应力基本没有变化,随着温度升高(0.2~0.5 s)压应力在中心区域增大,0.5~1.2 s内边缘形成拉应力,中心区域应力集中愈发明显,1.2 s后拉应力明显增加。而径向应力随着温度的升高中心应力明显高于外侧并使金属向两侧流动。这就可以得出飞边形成主要是因为高温、轴向应力以及径向应力共同复杂作用而形成的结果。模拟结果基本与实际相符,对提高惯性摩擦焊焊接质量提供了重要的参考作用。     

F136发动机及其关键部件

F136发动机是在YF120-GE-100发动机的基础上为JSF计划研制的新一代发动机。它的直径为1.09m的3级风扇采用20片三元气动设计的高流量宽弦钛合金叶片,第1级叶片为空心结构;第2,3级叶片为实心结构,3级叶片全部采用线性摩擦焊焊接的整体叶盘结构。5级整体叶盘结构的压气机也采用三元气动设计,转子叶片叶尖前掠,静子叶片为弓形,前2级用钛合金加工;后3级采用钢加工。燃烧室为由多孔层板加工的单头部双层壁环形燃烧室。单级高     

新一代航空发动机转子叶尖高速磨复合加工技术

面对航空工业的快速发展,新一代航空发动机转子装配结构已完全有别于一、二代发动机,对转子叶片叶尖磨削也提出了更高的要求.近年来,随着三代发动机批量生产,其整体制造技术水平得到了较大的提升,但与国际先进航空发动机制造企业相比,个别制造工艺仍存在较大差距,高速叶尖磨工艺就是其中一例.     

焊接技术在轻金属航空机体制造中的应用

航空轻金属的焊接已由传统气体保护焊电弧焊(GTAW/GMAW)及激光焊(LW)过渡发展到搅拌摩擦焊(FSW)等固相连接新技术,搅拌摩擦焊将航空轻金属的焊接制造推动到了一个崭新的时代,航空制造领域中搅拌摩擦焊技术的应用将会越来越多,轻金属在航空制造领域的应用也会更加深入。