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。     

航空发动机先进结构与关键制造技术

目前,航空发动机普遍采用轻量化、整体化结构,如整体叶盘、叶环结构,钛合金、镍基高温合金,以及比强度高、比模量大、抗疲劳性能好的树脂基复合材料,耐高温、抗疲劳及蠕变性能好的金属基复合材料等。本文基于国内外发展高推重比发动机的技术需求,对可能采用的新结构、新技术进行阐述和分析。     

SiC/SiC复合材料及其在航空发动机上的应用

采用新型的陶瓷基复合材料,可以在满足高温使用要求的前提下,大幅度减轻发动机的重量、降低发动机的复杂程度,SiC/SiC复合材料因其优异的抗氧化性能,能够满足航空发动机长时间使用、轻质、耐高温要求而备受关注,成为高推重比发动机的首选材料。     

自愈合碳化硅陶瓷基复合材料研究及应用进展

为了满足高推重比航空发动机长时热力氧化环境的使用需求,连续纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料正朝自愈合方向发展.本文介绍自愈合碳化硅陶瓷基复合材料的微结构与性能,自愈合与强韧化机理,制造方法和工艺特点及其在航空发动机热端部件的应用情况,表明多元多层微结构形成了"层层设防,就地消灭"的氧化防御体系,是复合材料实现自愈合与强韧化的关键.自愈合碳化硅陶瓷基复合材料能够满足发动机高温服役环境要求,显著降低发动机的结构重量,从而有效提高发动机的推重比.     

陶瓷材料在航空发动机上的应用

世界各航空发动机公司为保持在下一世纪航空动力领域的领先地位,都在寻求新的方法提高军用和民用发动机的性能,保持竞争能力。评定发动机性能的主要指标之一是推重比,预计在2O1O年军用发动机的推重比将提高50％,民用发动机将提高25％。 实现该目标一半将依靠材料改进,包括低温高分子复合材料和高温陶瓷材料,另一半则依靠改进设计准则、方法和程序。由于军用发动机材     

航空发动机的新结构及其强度设计

本文首先对航空发动机结构发展进行了回顾,指出今后10～20年内发动机结构和材料应用方面的发展趋势;接着对推重比10一级发动机中采用的新结构及其强度设计技术进行了详细分析,预测了推重比12～15一级发动机中可能出现的新结构及强度问题;最后分析了发动机结构及材料与强度设计的相互依存关系。     

碳化硅陶瓷基复合材料的自愈合及结构吸波一体化研究进展

为满足高推重比航空发动机在长时热力氧化环境下的使用需求和航空发动机关键热结构部件的隐身需求,碳化硅陶瓷基复合材料正朝着自愈合抗氧化、兼具承载和吸波性能的结构吸波一体化发展。本文分别介绍了碳化硅陶瓷基复合材料在强韧化、自愈合抗氧化、电磁波吸收三方面的设计原则,综述了在这三方面的研究现状。一种材料同时具有高强度高韧性、自愈合抗氧化和吸收电磁波三方面的性质将是结构功能一体化CMC-SiC未来发展的大趋势。     

航空发动机整体叶环结构的研究进展

高推重比是未来先进航空发动机性能的重要指标,在提高发动机可靠性和维护性的同时,减轻发动机结构重量,提高发动机的结构效率和燃气温度是提高推重比的重要途径.为此,除改进发动机设计方法外,发展和采用先进的轻质高性能材料与高结构效率的整体、轻量化结构是目前主要的发展趋势.     

航空发动机的先进涡轮技术(下)

涡轮材料与工艺的发展目前,推重比10一级发动机涡轮均采用第三代单晶叶片材料,这种材料本身耐高温能力已达1050-1100℃,加上采用先进隔热涂层提供的隔热效果,其材料能承受的温度将达更高水平。 涡轮材料近期的发展方向是定向共晶合金、超单晶合金、机械合金化高温合金,远期发展方向是人工纤维增强高温合金、定向再结晶氧化物弥散强化合金以及新的能承受高温的材料,如金属间化合物及复合材料,碳-碳复合     

复合材料与未来航空发动机

未来高性能航空发动机在很大程度上依赖于先进复合材料的发展。本文根据树脂基复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料和碳碳复合材料的性能，特别是耐温性，讨论它们在未来航空发动机上的可能应用范围和前景，并概述这些材料的发展现状。     

航空发动机用新型高温钛合金研究进展

TiAl和SiCf/Ti复合材料将是新一代高推重比航空发动机用的两种关键结构材料。国外已完成材料研制、应用研究与零部件试验考核等大量研究工作,将很快在下一代新型航空发动机上获得应用。我国目前在TiAl合金工程化应用研究、典型零件研制与考核试验等方面与国外尚存在较大差距。而SiCf/Ti复合材料刚刚进入应用研究阶段,SiCf/Ti复合材料零件设计与制造经验欠缺。     

航空发动机关键部件结构及制造工艺的发展

自20世纪40年代进入喷气时代以来,伴随着人们对发动机推重比需求的提高,航空发动机技术得到了飞速发展,它每一次的更新换代都伴随着一些新结构的应用,而支撑这些结构的基础就是一些新材料与制造技术的发展与使用。因此,必须对航空发动机关键部件在结构、材料及制造技术方面的发展及未来的应用趋势进行深入剖析。     

CVD碳毡/碳复合材料的多相微观结构和缺陷的研究

碳/碳复台材料是一种新型的高温材料,在发展航空和航天等尖端技术方面它具有重要的意义。采用不同复合工艺制得的碳/碳复合材料的机械性能和烧蚀性能与复合工艺过程所形成的聚合物碳多相微观结构和缺陷特征有密切的关系。我们曾总结了用电子显微镜研究浸渍法所得3DCC复合材料的多相微观结构和缺陷特征。对化学气相沉积法(CVD)碳毡/碳复合材料的形态结构的研究,过去人们多数是采用光学显微镜或扫描电子显微镜(SEM),但对CVD碳毡/     

聚焦陶瓷基复材结构研发 推进工程应用——访中航工业复合材料技术中心技术发展部副部长焦健

<正>陶瓷基复合材料因其优异的综合性能具有重要的应用潜力,请介绍一下您所在团队在陶瓷基复合材料领域开展了哪些方面的科研工作。焦健:目前,航空发动机已成为限制我国航空发展的瓶颈。国外经验证实,提高材料的耐高温能力是提升发动机性能最根本的解决途径,也是未来发动机材料发展的必然趋势。陶瓷基复合材料通常指以陶瓷为基体与纤维复合的一类材料,这类材料具有密度低、耐高温、耐磨损等特点。常见的陶瓷基复合材料体系包括纤     

未来航空发动机材料的发展

本根据未来航空发动机的要求，综述了各种先进材料（第三代单晶合金、双性能高温粉末合金、热障涂层、钛合金及钛铝复合材料、金属基复合材料、陶瓷及其复合材料、高温结构c/c复合材料及聚合物基复合材料等）的性能、特点及应用情况，从而为新材料的选用提供参考，并作为今后进一步论证的起点。     

陶瓷基复合材料环境障涂层研究进展

在发动机工作环境下,高温、腐蚀介质、燃气冲刷以及复杂应力环境等多因素交互作用,SiC陶瓷基复合材料表面稳定性急剧恶化,成为制约其应用于航空发动机热端部件的主要因素之一。环境障涂层(Environmental Barrier Coatings,EBC)可以有效解决这一难题,成为SiC陶瓷基复合材料应用于高推重比航空发动机热端部件的关键技术。     

SiC纤维增强钛基复合材料研究现状与展望

连续Si C纤维增强钛基复合材料(Si Cf/Ti)是一种重要的高推重比发动机(推重比12)用结构材料,它的应用为发动机设计和制造带来了革命性的变革。Si Cf/Ti复合材料代表了高推重比发动机用结构材料的发展方向,欧美国家设立了多项研究计划来发展Si Cf/Ti复合材料,技术水平已经达到或接近于实用状态。介绍了国内外对连续纤维增强钛基复合材料的研究现状及国内研究存在的一些问题,并对国内Si Cf/Ti复合材料的未来发展提出了一些建议。     

复合材料在航空发动机上的应用

树脂基复合材料在发动机的外涵机匣、静子叶片、转子叶片、包容机匣以及发动机短舱、反推力装置等部件上得到大量应用;金属基复合材料具有优于传统金属材料的比强度、比刚度、耐高温和结构稳定性,在不久的将来将取代镍、钛合金,成为未来航空发动机的主要材料;金属间化合物具有密度低、刚度高、高温强度好和防火能力强等特点,早已被列为先进航空发动机的候选材料     

参数小偏差对某高推重比航空发动机性能的影响分析

依据小偏差法原理,针对涡扇发动机的工作特点,计算并分析了发动机过程参数及评定发动机各主要部件损失的系数等14个参数的小偏差对某高推重比航空发动机性能的影响,为某高推重比航空发动机设计过程中,如何调整某些参数补偿某另一参数的偏差对发动机性能的影响提供依据,同时为航空发动机的技术发展提供定量的指导作用。      

双性能粉末高温合金涡轮盘的研究进展

粉末高温合金由于在高温条件下表现出一系列优越的性能而成为制造高推重比航空发动机涡轮盘等热端部件的首选材料,特别是近年来对具有双晶粒组织的双性能涡轮盘不断深入的研究,使粉末高温合金应用前景更加乐观.本文论述国内外双性能粉末高温合金涡轮盘的研究进展,重点分析在制备中面临的问题,并对国内研制双性能涡轮盘提出建议.