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| 文章來源：網(wǎng)上搜集 訪問2581次 2015-07-20 10:04:10 |
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 隨著我國新一代渦扇航空發(fā)動機和第 3 代戰(zhàn)斗機的研制生產(chǎn)，鈦合金在我國航空工業(yè)中的應用得到了快速發(fā)展，同時也對鈦合金的性能提出越來越高的要求。這種要求集中表現(xiàn)在兩個方面，一是更高的斷裂韌性，二是在保證足夠斷裂韌性的基礎上獲得超過1100MPa的高強度。
以往的事故分析表明，飛機機體結(jié)構(gòu)常會出現(xiàn)一種低應力斷裂現(xiàn)象，即構(gòu)件的工作應力低于材料的屈服強度而發(fā)生的脆性斷裂，這是由于構(gòu)件內(nèi)部存在由鑄造、鍛造、熱處理，甚至機械加工所產(chǎn)生的微裂紋。這種帶有裂紋的構(gòu)件使用時的安全性、可靠性和壽命，取決于裂紋失穩(wěn)擴展的抵抗能力，這個能力就是以斷裂韌性為標志：KIC。研究表明，β型鈦合金可以在更高的強度水平上具有比α型鈦合金與α+β兩相鈦合金更好的斷裂韌性，滿足提高飛機構(gòu)件的結(jié)構(gòu)效益和構(gòu)件壽命的要求。與此同時，隨著我國航空航天工業(yè)的迅速發(fā)展，新一代標準件要求材料強度水平達1100～ 1300MPa級以上，所以研發(fā)1100～1300MPa級以上的β型鈦合金材料及其加工工藝成為我國材料工程技術人員的當務之急。 TB6鈦合金（Ti-10V-2Fe-3Al），是迄今為止應用最為廣泛的一種高強高韌近β型鈦合金，是一種為適應損傷容限性設計原則而產(chǎn)生的高結(jié)構(gòu)效益、高可靠性和低制造成本的鈦合金，合金中以Fe和V為主要β穩(wěn)定元素。常規(guī)使用狀態(tài)下 Rm≥1100 MPa，KIC≥60 MPa·m1 /2，已經(jīng)應用于波音777 客機起落架主梁、A380主起落架支撐等部件。該合金研制的技術難點是避免β穩(wěn)定元素的偏析。 TC18 鈦合金（Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe），是一種近β型合金，具有高強、高韌、高淬透性，強度極限在退火狀態(tài)下可達1080 MPa，在強化熱處理狀態(tài)下可達1200 MPa 或更高，具有滿意的延伸率、斷面收縮率和沖擊韌性。我國西北有色金屬研究院、北京航空材料研究院等單位聯(lián)合研制的TC21（Ti-6Al-2Mo-1.5Cr-2Zr-2Sn-2Nb），是具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的第一個高強高韌損傷容限鈦合金。目前使用狀態(tài)下 Rm≥1100MPa，KIC≥70 MPa·m1 /2。該合金已經(jīng)在我國第 3 代先進飛機上獲得了工程化應用。 用V作為鈦合金β相 穩(wěn)定元素有一個缺點，即V的抗氧化能力很差，所以這些β鈦合金的使用溫度一般不超過300℃。為了使合金具有良好的抗氧化性能和高溫性能，要選用抗氧化性能良好的的高熔點Mo和Nb作為β相穩(wěn)定元素。TB8鈦合金（Ti-3Al-15Mo-2.7Nb-0.25Si）是針對抗氧化金屬及復合材料基體的需求而研制的一種β型鈦合金。該合金不僅具有優(yōu)異成形性、深淬透性、良好的抗腐蝕能力，還具有優(yōu)異的高溫抗氧化性能，可用于制作有溫度要求的飛機結(jié)構(gòu)件或發(fā)動機部件緊固件和液壓管材等。
波音777飛機發(fā)動機艙導風罩選用該合金后獲得了很好的效果。國內(nèi)某型號飛機采用該材料代替30CrMnSiA結(jié)構(gòu)鋼后，機身承力框焊接組合件實現(xiàn)減重15%～20%，大大提高了飛機的結(jié)構(gòu)效益。目前我國已經(jīng)能夠生產(chǎn)出強度高于1300 MPa的TB8鈦合金棒絲材。
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