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。     

64％Ti／35％Al钛系复合材料

６４％Ｔｉ／３５％Ａｌ钛系复合材料德国研究出一种新型钛铝复合材料，称为Ａｌｉｍｃｃ材料。该材料由６４％钛、铝３５％、１％的氧、铁、硅构成。由粉末冶金工艺合成，用高温烧结。当烧结到９７％致密度时，该材料达到很高的尺寸精度，密度为３．ｓｇ／ｃｍ’，强度为...     

纤维增强钛基复合材料横向拉伸性能数值模拟

为研究SiC/Ti-6AL-4V纤维增强钛基复合材料在横向拉伸载荷下的力学特性,建立了三维细观有限元模型;利用ANSYS软件接触单元和内聚力材料模型,对其制备残余热应力及横向拉伸载荷下的界面脱粘、基体失效进行了数值模拟。结果表明:考虑界面材料属性的细观力学有限元单胞模型,可较好地模拟纤维增强钛基复合材料在横向拉伸载荷下的界面脱粘、基体失效;横向拉伸载荷下,复合材料基体细观结构内部应力分布不均导致基体材料利用率下降,是造成复合材料横向强度低于基体材料强度的主要原因。     

科技信息

１硼化钛颗粒增强钢基复合材料英国国防评价与研究局和航宇金属复合材料公司正在合作开发一种高模量、高韧性、低密度并具有中等强度的钢基颗粒增强复合材料。该复合材料将可用于航空航天、汽车发动机等领域。以往对钢基复合材料的研究重点在于提高材料的耐磨性，而本项研...     

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。     

石墨烯增强钛基复合材料界面调控及强韧化机理研究进展

高超声速飞行器等航空装备的快速发展对钛合金综合性能及应用水平提出更高要求。采用传统热工艺技术制备钛合金的性能已经接近或达到理论极限。传统技术很难大幅提高钛合金的综合性能,探寻石墨烯技术改性钛合金成为一个重要发展方向。然而,钛合金中石墨烯的界面反应控制难度大,如何获得具有良好结合强度的石墨烯/钛界面是石墨烯增强钛基复合材料性能提升的基础与关键。本文在分析制约石墨烯增强钛基复合材料发展系列问题基础上,重点介绍石墨烯增强钛基复合材料微观组织、界面特征以及静态/动态力学性能、摩擦磨损、抗氧化性能和石墨烯强韧化机理等方面的研究进展,探讨现阶段解决石墨烯增强钛基复合材料分散均匀性、界面结合性和组织致密性的方案和优缺点,最后指出该类型材料在界面调控、大规模制备和性能稳定性等方面技术面临的挑战,并提出该类型材料发展应与理论计算技术、先进制备技术和特种功能应用相结合,深化界面优化设计和可控制备,拓宽应用领域。     

复合材料飞机结构强度设计和验证的特点

结合军用飞机结构强度规范修订，概述了复合材料飞机结构设计规范的演变，并基于过去20多年参与复合材料结构设计的经验教训和美国最新的军用飞机设计规范，从材料和工艺、设计许用值、静强度、耐久性、损伤容限和结构验证试验等几方面分别阐述了复合材料结构强度设计和验证要点及与金属结构的差别。     

非连续颗粒增强钛基复合材料制备技术与研究进展

颗粒增强钛基复合材料是一种重要的轻量化结构-功能一体化材料.在航空航天、空间技术、武器装备、能源和环境形势日益严峻的今天,这种轻质、高强、耐热颗粒增强钛基复合材料是航空航天技术、能源发展与交通运输等若干关键领域中不可替代的共性关键材料.从复合材料制备技术、基体和增强体选择,增强体分布设计,构型设计,热变形加工、超塑性加工、热处理、微观组织、力学性能以及工程应用方面综述了颗粒增强钛基复合材料的发展现状,提出了研究中存在的问题以及今后潜在的研究方向,为进一步推动和解决重大工程用复合材料大构件加工、精密成形制造的关键技术和装备提供指导,进而推动非连续颗粒增强钛基复合材料的深入发展.     

现代金属基复合材料的进展

近几年来,国外金属基复合材料的研究进入全盛时期,在应用领域内也取得相当大的成功。不仅航空航天工业竞相选用,连汽车、电子、医疗器材等部门也表现出强烈的兴趣。然而,总的来说,金属基复合材料仍是为满足航空航天需要而发展。例如,高温合金复合材料,可为更先进的火箭发动机和燃气涡轮提供所需的高温强度;钛及钛-铝基复合材料可为航空航天飞机提供所需的轻重量和高温性能;铝基和镁基复合材料可为航空和空间结构提供所需的轻重量和高刚性。     

科技信息

1钛纤维增强铝基复合材料美国Iowa州立大学研制出一种轻质、高刚度并有良好弯曲和拉伸强度的钛增强铝基复合材料。据报道,用这种材料制成的直径5cm的缆绳可承受275t的质量。这种材料由亚微米组成的钛纤维沿轴向增强铝基体,而铝基体则由高纯度粉末通过快速凝固工艺生产制成的,材料的主要性能如下：极限拉伸强度600MPa,密度3g／cm3,延伸率16％,电阻率4.3×10-8Ω·m,极限拉伸强度与电阻率之比为13.9MPa／10-9Ω·m。这种材料将可用于为航天器提供电源的系绳,还可用于需要高强度、良好延展性和高电导率等材料综合性能好的领域。2一步…     

金属基复合材料述评

本文探讨了金属基复合材料发展所面临的主要问题。首先讨论常用基体材料和常用增强体。前者限于铝和钛合金，所讨论的增强体包括颗粒、晶须和纤维。然后评述基本的设计原则，着重于设计者面临的关于最佳基体化学性质、界面反应、不同的热膨胀和主要变形机理的效应等方面的选择问题。对于钛基复合材料，除非它们的使用温度范围增加到７５０℃以上，否则这些材料就不能和高温合金相竞争。然而，目前的合金工艺表明，如果没有足够的涂层保护，还没有一种钛合金能在空气中６８０℃以上维持下去。然后评述金属基复合材料的固化法，包括最近在欧洲实验室的研究工作。     

国外复合材料及其检测技术的发展

1988年12月航空航天部技术考察团去美国访问了三个大学、二个公司和NASA的一个研究中心.本文重点介绍所考察的单位在复合材料方面的研究动态及超声无损探伤技术的发展新动向.一、复合材料研究动态1.新颖复合材料的研究当前美国的学校与科研单位研究重点是金属基和陶瓷基复合材料.德拉华大学复合材料试验室是国家材料研究试验中心,从78年开始研究金属基复合材料,如Al+SiC晶须,Mg+C纤维等材料.普度大学宇航学院为空军研究了钛基C纤维复合材料及铝合金中间夹Kev.纤维层压板的结构材料.NASA Langley 研究中心展示了硼铝与钛用扩散焊连接的蜂窝结结构.陶瓷     

原位自生非连续增强钛基复合材料的研究进展

从原位自生非连续增强钛基复合材料的反应机制、组织结构以及力学性能方面综述原位自生非连续增强钛基复合材料的研究现状。并指出新型增强体强化钛基复合材料的制备以及混杂增强钛基复合材料强化叠加规律研究等将是原位自生非连续增强钛基复合材料的发展方向。     

空天飞机备选材料简介

空天飞机机体和发动机所用的轻型材料与目前航天飞机所用的材料相比,耐高低温的性能要求更高。在多数情况下,空天飞机的大多数结构将采用液氢主动冷却(液氢是发动机燃料),因而必须解决材料的氢脆和热氧化问题。为此美国成功地研制了一些新型材料。本文将以美国NASP空天飞机为例,介绍一些它有可能采用的材料,这包括钛基材料(钛铝系金属间化合物、钛基复合材料和XD复合材料)、碳/碳复合材料、陶瓷基复合材料、高导材料和涂料等。     

连续SiC纤维增强钛基复合材料研制

钛基复合材料由于在中高温环境下具有很高的比强度、比模量以及良好的抗疲劳和抗蠕变特性,受到研究者的广泛关注。回顾了国内外该材料的发展历程,详细介绍了连续SiC纤维增强钛基复合材料的研制过程,包括SiC纤维制备、涂层制备、复合材料成型及构件制备等工艺过程。概述了研究团队近年来在连续SiC纤维增强钛基复合材料研究领域开展的工作及取得的进展,包括成功研制了高性能连续SiC纤维并实现小批量试制,设计了适用于不同增强基体合金的界面涂层,研究表明研制的C涂层可使复合材料经1100℃处理后界面涂层保存较好;实现了20~50μm性能优异的钛合金、铝合金、高温镍合金先驱丝的沉积;完成了Ф600mm×160mm尺寸的复合材料环形件及Ф50mm×300mm转动轴部件的试制。最后对该材料未来的发展趋势进行了展望。     

用于飞机的碳纤维复合材料──东丽卡P2302预浸料

用于飞机的碳纤维复合材料──东丽卡Ｐ２３０２预浸料波音公司为将复合材料用于飞机承力结构，制订了以抗冲击性能为重点的复合材料规范，提高了损伤容限指标，要求冲击后的压缩强度（ＣＡＩ）约为已有材料的两倍。要满足这一要求，一方面要提高增强体纤维本身的强度，另...     

钛基复合材料制造的新工艺

连续纤维增强的钛基复合材料在航空发动机的设计中正得到日益广泛的应用，但这种材料的制造工艺仍存在着相当大的困难．关键问题是如何使活性大的钛基体与纤维的作用时间短，即如何使纤维暴露在高温钛基体中的时间短．针对这一问题，英国牛津先进材料及复合材料中心（OCAMAC）研究用等离子喷涂法制造复合材料单向带，将Ti-6Al-4V合金喷涂在缠绕的单层SIC纤维上，然后切割，铺层井在真空下热压成试件。在喷涂状态下钛与纤维无界面反应，而且固结时纤维只有少量收缩，固结后的界面反应与目前现有的一些铺层及团结方法相当．在此研究基础…     

碳纤维增强复合材料铣削加工技术研究进展

目前,国内关于碳纤维增强复合材料铣削加工技术的研究还处于起步阶段。为改进CFRP切削加工工艺,必须从CFRP材料切削去除机理,切削刀具材料选用、刀具几何结构设计和涂层处理,加工表面缺陷形式等方面开展系统、深入的研究。本文主要从以上几个方面针对近年来国内外对于碳纤维增强复合材料铣削加工中的研究进展进行综述。     

碳纤维复合材料应力波铆接工艺参数研究

通过试验研究了纯钛铆钉的应力波铆接工艺参数，提出用垫圈限制铆钉的过分膨胀，可防止损伤复合材料，并形成小而均匀的干涉量，从而提高复合材料结构的连接强度。     

碳纤维/钛超混杂复合材料老化性能研究

对碳纤维/钛超混杂复合材料CTIL-1在高温高湿的条件下进行加速老化试验，为了便于分析比较，同时列出了T300/648在相同老化条件下的拉伸、弯曲和层剪性能。在加速老化180d后，CTIL-1的拉伸、弯曲性能的保留率均在80%以上，层剪强度保留率也在60%以上，表明该材料有较好的老化性能。