高性能中小型航空发动机的关键制造技术

针对高性能“中小型发动机”预研的工艺问题，本文从六个领域阐述了十项关键制造技术的现状、特点和攻关途径，可供有关单位或部门决策参考。     

Ground-based Investigations of Atomic Oxygen Erosion Behaviors of Silver and Ion-implanted Silver

Silver foils and ion-implanted silver foils exposed to atomic oxygen （AO） generated in a ground simulation facility were investigated by the quartz crystal microbalance （QCM）, the scanning electron microscopy （SEM） and the X-ray photoelectron spectroscopy （XPS）. The experimental results show the presence of Ag2O and AgO in an oxidation process of the silver foil having exposure to AO. As soon as silver comes under the bombardment of atomic oxygen, the oxidation process starts with a thick film forming on the silver surface. Because of the development of stresses, the oxide layer gets cracked and spalled, which leads to appearance of a new silver surface intensifying further oxidation. At last, AgO begins to form on the outer surface of the oxide film. The analytical results of the XPS and the AES attest to formation of a continuous high-quality protective oxide-based layer on the surface of ion-implanted silver films after exposure to AO. This layer can well protect materials in question from erosion.     

高温合金材料螺孔加工技术研究

高温合金GH4169属镍基高温合金,是航天发动机高温系统中应用广泛的高温结构材料,但它的切削加工性能极差。如以相对正火状态45钢的切削加工性Kv=1来衡量,高温合金的切削加工性Kv=0.2~0.5,而镍基高温合金的Kv=0.2。其切削加工特点主要表现为强度高,塑性大,切削抗力大,冷作硬化严重,切削温度高,刀具在加工过程中磨损剧烈,以攻丝为加工最难点,小直径的螺孔用普通攻丝方法几乎无法加工,已经严重影响了公司的生产进度和产品质量。我们经过自己研究、攻关和与国内几所大学联合开发,特别是利用北京师范大学的离子注入技术,开发出加工高温合金螺孔的新型丝锥,现已用于公司的发动机生产,基本能满足公司的需要,解决了存在多年的高温合金的螺孔加工的难题。     

航空轴承表面合成DLC薄膜的结构特征和滚动-接触疲劳物理模型

利用等离子体浸没离子注入与沉积（PIIID）复合强化技术,在AISI440C航空轴承钢表面合成了类金刚石碳（DLC）薄膜。Raman光谱分析揭示出所制备的DLC膜层主要是由金刚石键（sp³）和石墨键（sp²）组成的混合无定形碳膜,且sp³键含量大于10%。原子力显微镜（AFM）形貌表明,DLC膜层表面光滑,结构致密均匀,与基体结合良好。被处理薄膜试样在90%置信区间下的疲劳寿命L₁₀,L₅₀,特征疲劳寿命L_a和平均寿命较基体分别延长了10.1,4.2,3.5和3.6倍。ANSYS模拟结果显示,最大剪切应力出现在膜基结合处并且靠近膜层内部,最大值达到2 150 MPa。结合ANSYS模拟结果和扫描电镜（SEM）观察形貌分析发现,膜层内部存在的微观缺陷是滚动接触疲劳裂纹产生的诱因,循环载荷所形成的最大剪切应力和润滑油中污染颗粒的共同作用是疲劳磨坑最终形成的外在动力。建立了循环载荷条件下PIIID DLC/AISI440C轴承接触疲劳破坏的5阶段物理模型。     

离子注入对高温合金蠕变/疲劳性能的影响

对GH4169合金及Ti C离子注入合金的试样在650℃的低周疲劳和蠕变/疲劳进行了试验研究.利用X射线衍射仪、透射电镜和扫描电镜技术分析了蠕变/疲劳损伤机制及合金强化的原因.结果表明:GH4169合金注入足够量的Ti C离子会增强位错的应力场,引起表层硬化,阻止位错运动,在表层形成TiC相微观弥散结构,提高了蠕变/疲劳性能.     

动态混合注入与沉积法制备TiN膜层

采用离子注入、沉积、动态混合注入沉积工艺,在硅基体上制备TiN膜层。用纳米划痕法检测成膜质量,用扫描电镜观察划痕形貌。对比分析结果表明,动态混合离子注入沉积工艺对提高膜层与基体的结合性能效果显著。     

离子注入表面改性及其在宇航工业中的潜在应用

本文概述了离子注入枝术的物理过程和基本原理,介绍了国外在离子注入表面改性方面所取得的主要研究结果及其在宇航工业中的应用和潜力。     

全方位等离子体源离子注入技术的新发展

简要介绍了全方位离子注入技术领域近几年国际上出现的几项新技术。     

等离子体湮没离子注入氮对GCr15钢尺寸精度的影响

利用等离子体湮没离子注入方法对GCr15钢进行全方位离子注入氮，并对注入前后的尺寸进行测量。测量结果表明，等离子体湮没离子注入氮对GCr15钢尺寸精度影响不大。     

航空附件热处理技术现状与发展

综述了国内航空附件厂热处理生产现状，提出今后应加紧进行热处理设备的技术改造，并大力开展热处理新工艺、新技术的研究与应用工作。