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鈦合金棒材在我國航空中的應用

2019-07-26

    鈦合金材料作為一種20世紀中葉出現並發展起來的新興結構材料,因其具有優異的耐腐蝕性、高的比強度以及無磁性等一係列獨特的優點,在航空航天等高端工業部門獲得了廣泛應用,目前鈦棒材料在飛機機體結構中的隔框、大梁、起落架以及航空發動機壓氣機匣、輪盤、葉片等承力部件大量使用鈦合金材料製造。

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    鈦及鈦合金具有比強度高、抗腐蝕性好、耐高溫等一係列突出優點,能夠進行各種方式的零件成形、焊接和機械加工,50 多年來,航空科研和生產發展與鈦合金的推廣應用有著緊密的聯係。早在上世紀 50 年代初期,有一些軍用飛機上就開始用工業純鈦製造後機身隔熱板、機尾罩、減速板等受力不大的結構件。

   我國原冶金部撫順特鋼廠、寶雞有色金屬鈦棒加工廠等鈦棒廠家單位開展了工業規模鈦合金研製生產,航空工業部 621 所、148 廠、3007 廠等單位開展了鈦合金鍛件的研製生產,其中航空148廠於198 年為美國波音公司成功研製生產出了 B747 飛機用大型 TC4鈦合金模鍛件,1985年該廠被正式批準為波音鈦鍛件合格供應商。

    我國於1965年仿製,命名為 TA7,用於製造渦噴 13 發動機前機匣殼體,封嚴圈殼體、環件和模鍛件轉接座等 ,目前該合金在我國的多種型號航空發動機環形零件製造中獲得了大量應用。該合金β 穩定元素含量為零,中性元素Sn≈2. 5% ,主要靠Al 固溶強化α 相,α + β / β 轉變溫度 1 040 ~ 1 090 ℃ ,不能熱處理強化,通常在退火狀態下使用,在室溫和高溫下具有良好的斷裂韌性,焊接性能良好,但工藝塑性較差。長期工作溫度可達 500 ℃ ,短時工作溫度可達 800℃ ,室溫抗拉強度≥785 MPa,大量用於製造航空發動機環軋件,目前也用於航空鈦合金鑄件的生產。

    上世紀 90 年代至今,隨著我國新一代渦扇航空發動機和第 3 代戰鬥機的研製生產,鈦合金在我國航空工業中的應用得到了快速發展,例如其中 J11 係列飛機用鈦占整個機體結構的 18% 左右。在這期間為了適應航空工業用鈦需要,逐步形成了我國航空鈦合金係列標準,包括國家標準、航空工業標準、國家軍用標、型號標準、企業標準等。

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