Applicering av titanlegering i flygmotorer
Motorn är hjärtat i flygplanet. Roterande delar som motorns fläkt, högtryckskompressorskiva och blad måste inte bara tåla stora påfrestningar utan måste också ha en viss grad av värmebeständighet. Sådana arbetsförhållanden är för varma för aluminium och för täta för stål. Titan är det bästa valet. Titan har bra högtemperaturbeständighet, krypbeständighet och oxidationsbeständighet vid temperaturer på 300 ~ 650 grader. Samtidigt är en viktig prestandaindikator för motorn dragkraft-till-vikt-förhållandet, vilket är förhållandet mellan dragkraften som genereras av motorn och dess massa. De tidigaste motorerna hade ett dragkraft-till-vikt-förhållande på 2:3, men nu kan det nå 10. Ju högre dragkraft-till-vikt-förhållande, desto bättre motorprestanda. Att använda titanlegering istället för den ursprungliga nickelbaserade högtemperaturlegeringen kan minska motorns massa och avsevärt förbättra dragkraft-till-vikt-förhållandet för flygplansmotorn. Titan används alltmer i flygmotorer. I avancerade utländska flygmotorer står mängden högtemperatur titanlegering för 25 % till 40 % av den totala motormassan. Till exempel är titanlegeringsinnehållet i tredje generationens motor F100 25 % och titanlegeringsinnehållet i fjärde generationens motor F119 är 40 %.
Flygmotorkomponenter kräver titanlegeringar för att ha god omedelbar styrka, värmebeständighet, varaktig styrka, krypmotstånd vid hög temperatur och strukturell stabilitet från rumstemperatur till högre temperaturer. Även om titanlegeringar av typ och nära- -typ har hög draghållfasthet från rumstemperatur till cirka 300 grader, minskar legeringarnas krypmotstånd och värmebeständighet kraftigt vid högre temperaturer, så titanlegeringar av typ är sällsynta. Begagnade. Används i flygmotorer. Titanlegeringar av alfatyp och nästan- -typ har goda krypegenskaper, hållbarhet och svetsbarhet och är lämpliga för användning i högtemperaturmiljöer.
titanlegering har inte bara goda varmbearbetningsegenskaper, utan har också goda heltäckande egenskaper i medium- och högtemperaturmiljöer. Därför används titanlegeringar av typ -typ, nära- -typ och - -typ i stor utsträckning i flygmotorer.
För närvarande har den maximala driftstemperaturen för högtemperatur titanlegeringar som används i flygmotorer höjts från 350 grader till 600 grader, vilket kan möta materialbehoven hos avancerade motorer. Efter ett halvt sekel av ansträngningar från titanlegeringsforskare runt om i världen, Ti811 (Ti-8Al-1Mo-1V), Ti-6Al-2Zr -1Mo-1V, Ti-2.25Al-11Sn-5Zr-1Mo-0.25Si, Ti{{ 18}}.25Al-11Sn-5Zr, Ti-6Al-1.5Cr-2.5Mo-0.5Fe{{29} }.3Si, Ti-5Al-4Mo-4Cr-2Sn-2Zr, Ti-6Al-2Sn{ {38}}Zr-6Mo, Ti-6.2Al- 2.8Mo-2Nb-2Sn-2.1Zr{{48} }.3Cr, Ti-6Al-2.75Sn-4Zr-4Mo-0.45Si, Ti-5.8Al{{59} }Sn -3.5 Zr-0.7Nb-0.5Mo-0.35Si-0.06C), etc. legering.
Ti811 (Ti-8Al-1Mo-1V)-legering har fördelarna med låg densitet, hög elasticitetsmodul, utmärkt vibrationsdämpningsförmåga, bra termisk stabilitet, bra svetsprestanda och god formbarhet . Dess specifika styvhet är den högsta bland alla industriella titanlegeringar. av. Zhao Yongqing et al. Vi genomförde en djupgående studie av den termiska stabiliteten och högtemperaturutmattningsprestandan för Ti811-legering, och studerade inverkan av mikrostruktur och provets yttillstånd på den termiska stabilitetsprestandan hos Ti811-legering. Resultaten visar att Ti811-legering med likaxlig struktur och dubbeltillståndsstruktur har god termisk stabilitet; förekomsten av nålliknande struktur minskar den termiska stabiliteten hos Ti811-legeringen. Dessutom har studier visat att när Ti811-legeringen värms upp till 425 grader, har ytoxidskiktet och exponeringstiden ingen betydande inverkan på legeringens termiska stabilitet.
Vid höga temperaturer på 350 grader och 500 grader ökar utmattningskänsligheten hos Ti811-legeringen med ökande temperatur. Krypning är en viktig faktor som påverkar FF-felet hos Ti811-legeringen vid höga temperaturer. Förändringar i förskjutningsamplitud påverkar trötthet. Rollen och mekanismen för stressfaktorer och slitage under FF-processen.
De för närvarande praktiska värmebeständiga titanlegeringarna är Ti1100 och IMI834, som har använts i EJ2000 respektive 55-712 modifierade motorer. På grund av förekomsten av "titanbrand"-olyckor har flamskyddade titanlegeringar väckt mer och mer uppmärksamhet. USA, Ryssland och andra länder har utvecklat nya titanlegeringar med goda flamskyddsegenskaper. Alloy C är en höghållfast flamskyddad titanlegering utvecklad av Pratt & Whitney i USA. Den har använts som en vektormunstyckskomponent för F119-motorn. Legeringens nominella sammansättning är Ti-35V-15Cr (massfraktion, %), och legeringen innehåller en stor mängd dyr metallvanadin. , tillsammans med det faktum att den heta deformationsprocessen av legeringsgöt av legering-C kräver användning av någon speciell utrustning, vilket ytterligare ökar materialpriset. Ryssland har bedrivit forskning om billiga Ti-Cu-legeringar och rapporterat BT25- och BT36-legeringar. Kinesiska forskare har gjort en systematisk sammanfattning och relevant utvärdering av det tidiga forskningsarbetet om titanlegeringar för motorer.
