航空发动机钛火故障及防护技术

钛合金以其优良的特性在航空发动机上得以广泛应用,在显著提高发动机性能的同时,也带来了另外一个严重的问题——钛火故障。本文阐述了钛火故障的危害及原因,介绍了改进结构设计、发展钛合金阻燃涂层和阻燃钛合金等钛火防护技术。     

航空发动机钛火试验技术研究新进展

钛火是现代航空发动机典型的灾难性故障.针对高推重比发动机对钛火试验技术的迫切需求,系统开展了摩擦氧浓度法钛合金燃烧技术及理论研究,建立了阻燃性能评价方法和摩擦着火模型,阐明了阻燃钛合金的阻燃机理.在总结近期研究进展基础上,从钛火的演化规律、机理和防控三个层次,提出钛火试验技术及应用研究的思路和方向,即接近发动机气流环境的阻燃性能综合评价、发动机气流环境的阻燃性能预测模型和阻燃技术的试验验证.未来实现发动机钛火防控体系的科学构建,助推压气机“全钛化”和发动机推重比不断提高.     

航空发动机钛火预防技术研究的进展

针对航空发动机防钛火的控制技术,结合国内外相关工作的研究状况,从钛火机制分析、防钛火阻燃合金的作用机制、阻燃钛合金体系研究状况、阻燃涂层的研究及防钛火结构设计等方面,对航空发动机钛火控制技术领域取得的研究成果进行总结和分析.重点论述了各国先进航空发动机中良好的钛火预防技术,并提出我国应建立钛合金启燃与环境(温度、压力、流速)的关系,从根本上解决了阻燃钛合金工程化问题上存在的风险.      

钛合金构件碰摩着火试验器研制及应用

介绍了自主研制的国内首台可变环境条件(压力、温度、流速)旋转碰摩式钛火试验器及相关试验研究,建立了旋转碰摩着火试验流程。通过设定旋转碰摩的工作环境及进给力大小,成功再现了钛合金试样(TC17/TC4)着火、稳定燃烧、燃烧扩展等复杂燃烧过程。该试验器的成功研制,为钛合金构件着火性能及其防护研究提供了试验手段,在航空发动机钛合金燃烧特性评估和防钛火试验研究领域,具有良好的应用前景。     

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。     

顷发的发动机钛着火故障

钛合金是航空发动机中的常用材料，从20世纪60年代开始应用以来，钛着火故障却不绝于耳，在军用发动机和民用发动机中都出现过严重的钛着火故障，不仅有钛合金转子与钛合金静子相磨蹭引发的，也有钛合金的工作叶片与钢制机匣严重磨蹭而引发的事故，这些都应引起重视，并采取相应的措施。     

可变环境条件下钛合金旋转摩擦着火试验研究

为研究航空发动机压气机钛合金构件发生钛火的形成机理和影响规律,围绕试验件设计、参数测试与状态调控等关键技术进行深入探索,完善了可变环境条件下的钛合金旋转摩擦试验方法,并在此基础上开展了试验件结构、材料与气流参数对钛合金燃烧特性影响的试验研究。试验结果表明:双环结构试验件具有较好的强度和刚度,能够满足钛合金摩擦试验要求;在试验工况范围内,TC4钛合金材料较Ti40材料更容易燃烧,且气流参数对钛合金燃烧特性的影响不明显。     

钛合金的滾压冷成形

钛及钛合金与铝、钢等常用材料相比较,具有比强度高、抗应力腐蚀好等优点。又由于钛及钛合金的屈服强度高、弹性模量小、缺口敏感性高、纵横性能不均匀等特性,所以在冷成形过程中,产生了极大的困难,限制了它的应用。近年来,随着工业技术的不断发展,使钛及钛合金在近代航空发动机中得到日益广泛的应用。例如:斯贝511与512型发动机的外函道及斯贝MK—202型加力燃烧室的引射机匣均采用钛-铜合金(含2.5％Cu)来制作筒体、     

“钛合金”主题征稿

选题背景钛合金及钛基复合材料质量轻、比强度高,有着优异的耐腐蚀及耐高温等综合性能,在飞行器及航空航天发动机上有着广泛的应用。为深入研究钛合金在不同服役条件下的影响,促进钛合金、钛基复合材料工程化应用,本刊策划了“钛合金”主题,诚挚邀请您对团队的研究成果进行论述,展示最新的研究进展,以期促进我国航空航天领域钛合金研制与应用水平的提高。     

30CrMnSiA钢螺栓电镀镉钛后的工程应用问题

为解决30CrMnSiA钢螺栓电镀镉钛后的实际工程应用问题,即为确保30CrMnSiA钢螺栓电镀镉钛后在火箭发动机上使用的安全性,为防止镀层脱落后螺栓防腐效果的减弱及可能产生的后脆问题。本文依据镉钛镀层破坏(磨损)试验、盐雾试验及后脆试验的结果,论证了30CrMnSiA钢螺栓在实际工程中采用电镀镉钛加涂覆软膜整体防护措施的可行性,并证明了镉钛+软膜防护层确为一种安全有效的整体防腐体系,值得在火箭发动机上所用的高强度螺栓上推广应用。     

航空发动机钛材料磨削技术研究现状及展望

钛材料主要指钛合金、钛铝金属间化合物和钛基复合材料，具有密度低、强度高、抗氧化与蠕变性能好等优异特性，在航空发动机领域具有广泛应用前景。钛材料属于典型的难加工材料。磨削是高效精密加工钛材料的重要方法，可以获得良好的加工精度和表面质量。首先概述了钛材料在航空发动机中的应用及其磨削工艺技术总体情况。随后，从磨削力与磨削温度、砂轮磨损、材料去除机理、表面完整性等方面阐述了钛材料磨削技术的研究进展，并总结了针对钛材料磨削关键问题提出的新工艺和新方法。最后，对钛材料磨削技术未来的研究方向进行了展望。     

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.     

界面在钛合金燃烧过程中的作用

高推重比航空发动机中的钛火在燃烧过程中燃烧界面对钛合金燃烧行为有重要影响。研究结果表明,钛合金燃烧产物与空气的界面及产物内部因膨胀系数、Ｐ－Ｂ比不同等原因,均严重开裂、多孔,不能阻止燃烧的持续进行。纯钛和ＴＣ４合金燃烧产物与基体的界面也如此,而Ｔｉ４０阻燃钛合金的燃烧产物与基体的界面致密,界面产物是稳定的具有保护作用的Ｃｒ２Ｏ３,可阻止空气中可燃气体氧向基体内扩散,降低合金的燃烧速度。以此为基础提出了阻燃钛合金的中断氧输送阻燃机理     

酒石酸钠体系中TC18钛合金阳极氧化膜的制备、表征与疲劳性能

在以酒石酸钠为成膜剂的新型无氟环保电解液体系中对TC18钛合金进行阳极氧化,制备出一种钛合金阳极氧化膜。通过扫描电子显微镜和拉曼光谱仪分析了阳极氧化膜的形貌和相结构。采用电化学方法研究了阳极氧化后TC18钛合金的耐腐蚀性能。采用万能高频疲劳试验机进行高频疲劳试验。结果表明：膜层具有沟壑与鼓包的表面形貌。膜层具有非晶态、锐钛矿型及金红石型TiO₂结构,可能有板钛矿TiO₂结构。阳极氧化后TC18钛合金的耐蚀性有显著的提高。阳极氧化后TC18钛合金的拉伸性能与疲劳性能基本不降低,相比于传统硫酸-磷酸型阳极氧化,拉伸性能和疲劳性能得到了一定的改善。     

新型高温钛合金成形工艺探索

通过分析合金的材料特点、材料对塑性成形工艺条件的要求,研究了Ti750合金的热压、热旋压、超塑、焊接工艺性能。结果表明:该合金的热旋压成形工艺性较差;热压与超塑成形工艺性较好;合金具有较好的焊接性能。     

钛合金包铁在复合材料桨叶上的应用研究

介绍了对钛合金作为复合材料桨叶包铁所作的研究,包括钛合金选材设计,表面处理、热成型工艺,成型后包铁的残余应力,以及与桨叶胶接试验验证.研究结果表明钛合金板材可以用于制造复合材料桨叶包铁.     

Ti—15—3钛合金点焊工艺及性能研究

对我国新研制的β型Ｔｉ－１５－３新型钛合金进行了点焊工艺及性能研究,并与进口材料进行比较,从而对我国研制的Ｔｉ－１５－３钛合金的点焊焊接性作出评价为其在新机上的应用和该材料的国产化提供了可靠的依据。     

钛合金冷拉深工艺初探

重点介绍了某零件的冷拉深工艺,用一般模具结构在普通冲压设备上室温拉深出了某端环零件,突破了钛合金板材冷拉深的禁区。工艺过程简单,加工成本低,零件质量高。并对取得的相关经验和数据进行了分析和讨论。