【板材】钛合金打造世界最大的航空发动机

    钛合金打造世界最大的航空发动机

钛合金打造世界最大的航空发动机钛合金打造世界最大的航空发动机据国外媒体报道，英国的罗尔斯-罗伊斯公司（rolls-royce）简称罗罗公司（rr），是世界上著名的航空、汽车发动机制造公司与高档轿制造公司，于3月制造出商标为“ultrafan”（超扇）的航空发动机，当下在德比工厂（derby）内生产的是发动机模块，首台演示发动机计划今年12月下线。

这台举世无双的超级发动机的风扇直径3.6m，它的风扇系统是用碳纤维增强的陶瓷基复合材料与钛合金制造的，在英国的布里斯托尔（bristol）工厂制造，而它的传动齿轮箱系统则在德国的达勒维茨（darevinze）工厂加工，其传动功率50mw。

报道称，这台演示发动机是新型“超扇”系列发动机的基础，而该系列发动机不但可装于窄体民机，也可为大型宽体民机提供强大的动力，与罗罗公司的第一代特伦特（trent）发动机相比，燃油效率提高25%，首次试运行，将使用100%的可持续航空燃料，很可能是液氢与液氧。

“超扇”发动机的尖端关键技术采用了经过考验的全新的“先进3（advance3）”核心构架与“阿利克西斯（alecsys）”稀薄燃烧系统，不但有最高的燃烧效率，而且温室气体排放少，叶片用陶瓷基复合材料（cmc）制造，机罩材料为钛合金，每架飞机质量可减轻680kg。

飞机结构钛合金使用温度要求一般为350℃以下，要求具有高的比强度、良好的韧性、优异的抗疲劳性能、良好的焊接工艺性能等。

俄罗斯的伊尔-76飞机采用高强度bt22钛合金制造起落架和承力梁等关键部件。

波音747主起落架传动横梁材料为ti-6al-4v，锻件长6.20米、宽0.95米，质量达1545千克。

高强高韧ti-62222s钛合金被用在c-17飞机水平安定面转轴关键部位。

航空发动机方面，钛合金材料的应用领域有压气机盘、叶片、鼓筒、高压压气机转子、压气机机匣等。

波音747-8genx发动机风扇叶片的前缘与尖部，采用了钛合金防护套，在10年的服役期内仅做过3次更换。

f-22飞机四个大型主承力加强框材料为ti-6al-4veli，模锻件的投影面积为4.06～5.67平方米。

美国f-22飞机上使用的钛合金紧固件有：高强钛合金螺栓、环槽钉、光杆锥度高锁螺栓、自夹持螺栓、钛铌铆钉及粘接螺母。

俄罗斯的伊尔-96飞机一架用14.2万紧固件，以钛代钢后减重600千克。

钛合金的分类及制造方式在钛合金材料命名方面，国内通常将α型钛合金（包括近α型合金）以ta命名，β型钛合金（包括近β型合金）以tb命名，两相混合的α+β型钛合金以tc命名。

国家标准gb/t3620.1-2007在1994年版本基础上，新纳入54个牌号、删除两个牌号，钛及钛合金牌号总数量达到76个。

ti45nb（丝材）、ta18（管材）、tb8（板材、丝材、锻件）、tc21（锻件）等新材料也得到了良好的应用。

结合已有的tc1/tc2（板材）、tc4（锻件、板材、丝材）和ztc4铸造钛合金，形成了从低强高塑性、中强高塑性、高强高塑性、超高强钛合金和铸造钛合金的完整主干材料体系。

热渗镀、气相沉积、三束改性、转化膜、形变强化、热喷涂、化学镀、电镀等技术发展迅速。

航空钛合金的发展趋势随着航空科技的迅速发展，面对不断提高的国防建设要求，新一代飞机必须满足超高速、高空、长航时、超远航程的需求。

强化低成本航空钛合金的研究航空工业对材料的要求更加注重性能与成本的平衡，不再一味追求高性能，低成本化将贯穿选材、结构设计、制造工艺、检测评价以及维护等产品的全生命周期，降低钛合金成本已经是行业发展的必然趋势。

用普通的fe元素替代昂贵的nb、mo和v等元素，以及大力发展近净成形技术将成为降低航空钛合金工程应用成本的两个重点方向。

目前高温钛合金实际长时使用很难突破600℃，对于600℃以上航空钛合金的研究仍处于试验及中试阶段，与大范围开发应用还有很大的距离。

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