钛合金在飞机上的应用

随着航空工业的发展和对综合性能优良材料的需求,高温钛合金、阻燃钛合金、TiAI金属间化合物以及高强、高韧、高损伤容限型钛合金及钛基复合材料等将成为钛合金的主要发展方向     

“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。     

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.     

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.     

激光熔化沉积钛合金及其复合材料组织力学性能研究进展

激光熔化沉积(LMD)技术快速、自由的成形特点为航空构件的制造和发展带来了新的设计思路和方法.对激光熔化沉积钛合金与钛基复合材料的组织结构和力学性能进行了归纳分析,包括成形工艺参数、热处理技术以及增强体种类和含量对成形钛合金与钛基复合材料组织力学性能的影响,发现成形工艺参数直接影响粉末熔化程度、熔合质量和成形显微结构,...     

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。     

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。     

增材制造600℃高温钛合金研究进展

先进航空发动机高压压气机550～600℃环境使用的关键/重要件对600℃高温钛合金提出迫切需求。但是,难成形的复杂构件以及梯度/复合结构与功能一体化构件等的制造,采用传统铸造、锻造等工艺技术难以满足需求和研发要求。增材制造是先进制造技术的典型代表,拥有材料设计-制造一体化、复杂设计-定制一体化等独特优势,为600℃高温钛合金新材料/新技术研发提供了新的途径。目前国内外已开始关注通过增材制造的方式制备600℃高温钛合金,重点研究材料-工艺-组织-性能的关系。本文首先简要回顾600℃高温钛合金研究,其次重点介绍不同增材制造工艺下600℃高温钛合金沉积态和后处理态的微观组织特点;在综合性能研究方面,列举并分析拉伸性能、蠕变性能、热疲劳性能和抗氧化性能等关键性能;在复杂设计/复合结构章节,论述以600℃高温钛合金为基体的复合材料和梯度结构增材制造的研究进展。最后,对增材制造600℃高温钛合金材料开发、复合工艺探索、缺陷控制和性能评价标准建立等研究方向进行展望。     

钛合金高温钎焊接头的组织性能及影响因素评价

综述了钛及钛合金高温钎焊结构在现代工业中的应用。在分析了钛基钎料应用和发展的基础上，重点分析了钎焊接头的组织与接头性能的关系以及影响因素。指明接头组织中脆性金属间化合物相的存在形态是决定接头性能的主要因素，接头间隙和钎焊时间决定了接头的组织形态，从而影响接头的性能。钛及钛合金高温钎焊接头的拉伸性能、高温性能和疲劳性能是优越的，而接头氧化后的性能急剧下降。并展望了钛基材料连接的发展方向。     

中硅钼耐热球墨铸铁模具寿命试验

一、概述中硅钼耐热球墨铸铁模具材料已成功地用于钛合金热成形的模具。这种模具材料具有较好的常温机械性能,优良的抗高温氧化性能,较高的相变温度,较好的耐急冷急热性能,良好的切削加工性能,价格低廉,工艺简便。但是中硅钼耐热球墨铸铁模具材料在高温下长期使用能否满足批生产要求,在高温下模具寿命     

航空用钛合金的发展概况

航空用钛合金近期工程化发展中呈现出一些技术创新的“亮点”,其中工艺创新的亮点比成分创新的亮点更多一些。这些亮点包括阻燃钛合金、钛基复合材料、纤维/钛层板、超塑性钛合金、特大整体结构件锻造工艺、金属型精铸工艺、大型整体结构件精铸工艺、激光成形工艺、摩擦焊工艺和β热处理工艺等。     

纤维增韧高温陶瓷基复合材料(C_f,SiC_f/SiC)应用研究进展

纤维增韧陶瓷基复合材料除了具有耐高温、高比强度、高比模量、高热导率、低热膨胀系数等一系列优良性能外,还具有基体致密度高、耐热震、抗烧蚀、耐辐照及低放射活性、抗疲劳和抗蠕变等特性,展现了优越的高温热力学和微观组织稳定性,是一种集结构承载和耐苛刻环境的轻质新型复合材料。在空天飞行器的热防护系统、航空发动机、火箭发动机、高性能制动以及先进核能等高温热结构部件上拥有巨大的应用潜力。该类材料的使用可以提高结构的热学性能、力学性能和耐高温性能,减少系统自重和提高系统安全可靠性。针对近年来纤维增韧高温陶瓷基复合材料的研发设计、制备及服役环境对材料性能的影响进行了综述,并对该类材料未来的应用前景进行了展望。     

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。     

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。     

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。     

纤维增强钛基复合材料混杂结构制造技术

简要介绍了利用超塑成形 /扩散连接(SPF/DB)工艺制造纤维增强钛基复合材料和钛合金混杂结构的技术 ,利用该技术可以在一个热循环中研制出空心的TMC -钛合金混杂结构 ,微观分析证明 ,在超塑条件下进行复合 -扩散 -成形是有利的。     

选择性增强钛合金精铸件

选择性增强钛合金精铸件现代航空器结构对高温强度、刚度、疲劳寿命以及抗冲击能力的要求不断提高，同时还要求结构重量轻。钛基复合材料能满足这样一些要求，但这种复合材料的一个缺点是成本太高，为了降低结构的制造成本，可将这种复合材料作为增强体用在成本较低的基体...     

聚酰亚胺复合材料发动机调节片的研制

对发动机调节片用聚酰亚胺树脂及其复合材料性能、调节片力学仿真设计和装机试车考核三方面进行研究。采用DMA、TGA、流变仪和万能力学试验机等考察了KH308树脂及其复合材料性能,并结合ANSYS力学仿真计算等方法对复合材料调节片进行了结构设计。结果表明KH308树脂熔体最低黏度为14.8 Pa·s,具有良好的成型工艺性;T_g为335℃,T5d为468.8℃,MT300/KH308复合材料具有优良的耐热、抗振动及耐老化性能,可以有效替代钛合金调节片,实现减重52%,各项功能指标均满足设计要求。     

颗粒增强钛基复合材料的制备与性能

综述了颗粒增强钛基复合材料的制备方法,比较了它们与钛合金的机械性能,说明了研究颗粒增强钛基复合材料的重要价值。