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國內900度鈦鋁合金研成:助航空發動機提升

發布時間:2019-12-11 10:30:32 作者:錦鋁工業鋁型材 瀏覽次數:

  【上海錦鋁】國內太行發動機,航空發動機發展很大程度上借助材質發展

  近期有消息說我國有關單位已經研制成功全新一代鈦鋁合金。這種鋁合金能夠耐受900度左右高溫,可以用于國內航空發動機,有效提升國內航空發動機性能參數。

  鈦鋁合金具備較好的延展性,材質強度高,高溫環境下抗蠕變好。主要運用在航空發動機壓氣機葉片和低壓渦輪等方面,新型鈦鋁合金研制成功,為國內航空發動機提升推重比打下了堅固的基礎。

  國內材質發展為國內航空發動機提升提供了物質基礎

  眾所周知,航空發動機從原理上屬于熱機,它利用熱能加熱空氣,后者受熱膨脹將熱能轉化為動能。因此航空發動機能量來源于進/排氣溫度差,后者就是我們常說的(高壓)渦輪前溫度,在技術條件相當情況下,渦輪前溫度越高,發動機推力越大。不過這樣就會產生一個問題,那就是渦輪前溫度增加,發動機內部環境也會增加,這樣就對發動機部件提出了更高要求。

  另外一方面,航空發動機又是飛機*主要系統,它的重量直接決定著飛機結構重量。根據有關資料,航空發動機增加1公斤,飛機結構可能會增加2公斤左右。因此航空發動機發展趨勢就是推力越來越大,重量越來越輕,具體表現就是發動機推重比越來越高。現代航空發動機推重比已經超過10,并且還在向上提升。

  航空發動機高壓壓氣機葉片

  目前航空發動機壓氣機和低壓渦輪廣泛采用高溫合金是鎳基高溫合金。它在600-1000度范圍之內具備較高的強度和抗腐蝕能力,不過缺點就是重量相對較大,從而增加了發動機整體重量,而發動機整體重量增加又會讓飛機結構重量進一步增加,所以各國和地區航空發動機技術人員希望采用全新一代高溫合金替代鎳基合金,這就是全新一代耐高溫鈦鋁合金。

  此前鈦鋁合金已經在航空發動機上面得到運用,但是早期鈦鋁合金在工作溫度超過600度之后,各方面性能參數就會迅速下降,無法滿足航空發動機運轉需要。因此上世紀90年代之后發達國家投入大量資源用于提升鈦鋁合金工作溫度,經過努力取得了技術突破,研制成功工作溫度超過900度鈦鋁合金,并且進入實用。例如全新一代客機發動機LEAP就采用了鈦鋁合金葉片,新葉片重量比原來采用鎳基高溫合金葉片降低50%,可以說效果顯著。

  國內鈦鋁合金一體成型葉片

  中國有關單位也非常重視鈦鋁合金在航空發動機領域運用,上世紀90年代國內鈦鋁合金工作溫度已經提升到550度,進入新世紀國內鈦鋁合金再接再厲突破600度大關,前面說過國內外材質界普遍認為這個指標是鈦鋁合金“熱障溫度”,在這個溫度之下鈦鋁合金各方面性能參數較好,但是超過這個溫度各種方面性能參數變差。為了提升國內航空發動機性能參數,國內有關單位著手研制耐溫度性能參數更好的鈦鋁合金,經過努力,有關單位突破一系列技術難關,研制成功能夠耐受900度高溫的鈦鋁合金,某些性能參數甚至要比發達國家同類型材質還要好,例如在室溫塑性上相對于美國單晶合金材料的2%還要高上4.9%,這種新材料誕生也為國內航空發動機技術升級打下了堅固的基礎。

  國內航空發動機正在不斷向前邁進

  【上海錦鋁金屬】航空發動機作為現代工業革命尖端,集中了諸多技術領域*高技術成果。因此航空發動機技術進步需要長期、大量探索和攻關,因此國內材質、工藝等領域技術進步,正在不斷推動國內航空發動機向前邁進。

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