航空发动机大型锻件精化应用研究

为了提高材料的利用率，提高产品质量并降低成本，大型锻件的精化是关键技术之一。本文介绍了航空发动机的涡轮盘、轴颈及环形件等大型锻件精化的应用研究成果。     

大型钛合金构件及其制造工艺在先进飞机上的应用

介绍了大型钛合金构件及制造工艺在先进飞机上应用的近况，并介绍了国外大型钛合金构件制造的有关工艺设备。     

钛合金热等静压粉末冶金技术的发展现状

钛合金在航空航天领域有广泛的应用前景,钛合金热等静压粉末冶金技术的发展为解决大型钛合金复杂构件的制备难题提供了一种新的技术途径。本文较为系统的介绍了该技术的特点、起源和研究现状,以及航天材料及工艺研究所在该技术领域所做的研究工作,并对该技术在型号中的应用做了简要的介绍。     

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。     

钛合金薄壁复杂构件精密成形技术现状及发展

随着我国航空工业的发展,钛合金构件大型化、整体化是必然趋势,大型钛合金薄壁复杂构件的整体精密成形技术是必须解决的重大技术关键。在过去的几年内,先进的设备、加工过程的控制和数值模拟的应用使得航空航天用的钛合金薄壁复杂构件整体精密成形有了一定的发展。     

科技成果

整体精铸钛合金中介机匣研制成功6月7日,我国第一件按照设计要求完成各项指标检测的某发动机整体精铸钛合金中介机匣运抵黎明航空发动机公司,9日,该铸件顺利通过入厂检验,并进行机加工。这是由北京航空材料研究院研制成功的满足发动机研制急需的整体精铸钛合金中介机匣,不仅填补了国内复杂、薄壁钛合金精密铸造的空白,而且大大缩小了与发达国家在钛合金大型、复杂、薄壁精密铸造技术上的差距。该机匣属大型铸件,表面积大,薄壁环节多,结构复杂,铸件难以成型,易变形,技术难度很大,而且经过专业化厂多年研究尚未能解决欠注、气孔、变形、加杂、…     

低温复杂结构件特种成形工艺

研究了等离子旋转电极制备低温钛合金球形粉末的特性,采用热等静压成形工艺,制备低温钛合金粉末冶金材料,并对比分析了组织与性能.以低碳钢为材质,加工装配专用芯模,开展粉末冶金TA7 ELI钛合金构件净成形技术研究,实现了大尺寸、薄壁、半封闭式火箭发动机低温转子高性能、高可靠性的整体净成形.结果表明:等离子旋转电极制备的低温钛合金球形粉末,具有非常高的球形度和振实密度,粒径分布可依据需求控制在一定范围内,非金属夹杂含量每千克不超过20个;粉末冶金低温钛合金材料性能全面达到同批次锻件性能水平,微观组织呈等轴状;粉末冶金低温钛合金氢泵叶轮已通过了发动机型号低温全程试车考核.     

精铸钛合金后封头通过鉴定

某环形加速发动机用精铸钛合金后封头的研究于1987年11月24日在北京怀柔通过航天部和航空部联合鉴定。 精铸钛合金后封头,直径φ350mm,高160mm,为椭圆半球形封头,最小壁厚3mm。在同一母线上并排开三个大口,开口系数(开口直径/零件直径)大于0.9。后封头工作压力为9.8MPa,工作时间1min。后封头型面复杂,为高压薄壁件。     

发动机构件低循环疲劳模拟试验件设计方法

通过多子样模拟件可靠性寿命试验，补充构件试验量的不足，得到构件可靠性寿命，是解决发动机构件试验费昂贵的有效途径。探讨了低循环疲劳模拟试验件的设计方法，讨论了相关的寿命模型、设计准则和模拟件典型样式。     

涡扇发动机空气导管开裂故障研究

针对涡扇发动机试车中出现的空气导管开裂故障,进行了故障件断口外观形貌及断口和原材料分析。利用Pairs公式反推出的断口疲劳扩展区的应力,低于TA15钛合金拉伸强度极限15.6%;而空气导管带刀痕试样的高周疲劳强度极限,低于该合金在材料数据手册中的疲劳强度极限27.4%。故障原因主要是加工刀痕降低了构件的疲劳强度极限,在发动机试车过程中的振动和空气导管内外腔压差变化载荷作用下,导致了裂纹萌生和扩展,这也表明TA15钛合金具有缺口敏感性。     

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。     

大型钛合金超塑成形/扩散连接整体壁板制造技术

钛合金超塑成形/扩散焊接技术,从替代分离式的铆接零件,发展到组合的整体部件,完全体现了钛合金超塑成形/扩散焊接技术于传统制造工艺相比的优点,结构质量轻、整体性好、成形质量高、制造周期短等。超塑成形/扩散连接技术应用于研制飞机、发动机构件,可获得减重10%～50%,降低成本30%～60%的显著技术、经济效益,同时提高设计自由度及构件的整体性能,可替代现有钛合金壁板焊接、铆接、螺接生产工艺。但对大型钛合金超塑成形/扩散焊接整体零件研制,在国内还是首次,如果采用超塑成形/扩散焊接工艺,一次整体成形大型超塑成形壁板,效果将更为显著。采用超塑性好的双相钛合金材料,可使成形的壁板使用性能有较大提高,主要是因为双相合金刚强度比值更高,各种工艺因素对其性能影响较小,氢脆倾向低、耐疲劳、可取消真空稳定热处理工艺,是制造工艺环节中,工艺路线最短的工艺方案。     

发动机复杂构件高阶模态试验分析方法

介绍了用模态分析方法对航空发动机中复杂构件高阶振动模态的试验研究,给出两种型号发动机中不同复杂构件的模态试验结果,总结出一套适用于其他复杂构件高阶模态的试验分析方法。     

航天材料及工艺研究所金属材料及特种工艺加工事业部

航天材料及工艺研究所金属材料及特种工艺加工事业部主要从事我国导弹,航天运载火箭型号产品所用黑色金属,有色金属,金属基复合材料,高温抗氧化涂层及特种加工工艺研究和型号产品的研制,生产.多年来,紧密结合航天型号的发展,逐渐形成了具有航天特色的金属材料研制和特种工艺的开发.在箭体、弹体用铝合金，铝锂合金，硼铝复合材料，钛合金，发动机喷管用铌合金，发动机燃烧室铜合金（铜锆合金，铜银锆合金）。     

航空装备电弧熔丝增材制造技术发展及路线规划图

电弧熔丝增材制造技术（wire arc additive manufacturing,WAAM）是一种高沉积效率的增材制造技术，采用逐层堆积的方式制备多种高性能的金属结构件，针对航空装备的大型、中等复杂的铝合金、钛合金WAAM成形技术的研究获得广泛关注。本文对WAAM技术定义、技术分类、成形系统及原理进行论述，综述了近年来国内外航空航天领域WAAM成形铝合金、钛合金的组织特性、冶金缺陷及质量改善、典型构件技术应用等方面的研究进展，分析了目前航空装备的大型、中等复杂构件WAAM成形技术所面临的关键共性问题，并提出了2035年WAAM成形技术路线规划图。     

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。     

俄罗斯АЛ—37ФУ发动机

AЛ-37ΦУ发动机是留里卡—土星设计局为Cy-37飞机研制的一台双轴涡扇发动机。该机是AЛ-31Φ发动机的改进型,它包括4级低压压气机、9级高压压气机、环形燃烧室、高低压涡轮、涡轮冷却系统、加力燃烧室、收敛一扩散喷管几个单元体。具体改进有: ·发动机进口直径由0.910m增大到0.932m; ·采用内冷技术,涡轮进口温度达1665K; ·采用钛合金轴对称矢量喷管,通过环形转向装置可在俯仰方向转向±15;     

某型机钛合金桨毂中央件设计改进及试验评估

本文介绍了某型机钛合金桨毂中央件设计改进以提高中央件疲劳寿命,主要阐述了中央件疲劳试验提前失效原因、设计及工艺改进措施,同时阐述了设计改进后的中央件试验考核结果。为钛合金在其它型号的设计应用提供参考。     

TC4钛合金材料采用金刚石砂轮磨削时的工艺参数优化

钛合金材料在航空器和发动机中的应用极为广泛,涡扇发动机中低压压气机静子叶片基本由钛合金材料制成,由于钛合金的磨削性能较差,对选用金刚石砂轮进行钛合金材料磨削时的主要工艺影响因素（如进给速度、磨抛深度等）进行了试验分析,优选出更适用于金刚石砂轮磨削钛合金的工艺参数,该参数不仅能够用于自研的双面仿形抛修设备,还可以对其他型号磨床磨削钛合金材料时的工艺参数选择提供指导。     

BT20钛合金旋压件热旋缺陷形成机理及对策

进行了BT20钛合金大型薄壁筒形件热旋成形试验,研究了热旋过程中各种缺陷的形成原因并提出了相应的控制措施,在模拟试验的基础上获得了BT20钛合金筒形件合理的热旋成形工艺方案,并成功地旋制出了质量良好的BT20钛合金大型薄壁筒形件.