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民用航空领域钛材需求的分析

[ 信息发布:本站 | 发布时间:2017-06-04 | 浏览:2959次 ]

全球范围内来看,钛材消费主要集中在航空工业领域,航空工业也是研制和应用钛合金最早的部门。美国1950年首次在F84战斗轰炸机中采用工业纯钛制造后机身隔热板、导风罩和机尾罩等非承力结构。美国普拉特-惠特尼(PrattWhitney)公司1954年开始用Ti-6Al-4V合金制造J57涡轮喷气发动机压气机转子盘和叶片。英国罗尔斯-罗伊斯(Rolls-Royce)公司于1954年在Avon发动机上使用了Ti-6Al-4V合金。

  钛合金是当代飞机和发动机的主要结构材料之一,钛合金对于减轻结构重量、提高结构效率、改善结构可靠性、提高机体寿命、满足高温及腐蚀环境等方面具有其他金属不可替代的作用,其应用水平成为衡量飞机结构选材先进程度的重要指标,是影响飞机性能的重要方面。钛合金在飞机的主要用途如下:

  (1)减轻结构重量、提高结构效率:先进的战技性能(如超音速飞机)要求飞机具有比较低的结构重量系数(即:机体结构重量/飞机正常起飞重量),而钛合金具有强度接近中强钢但密度小的特点,代替结构钢和高温合金,能大幅度减轻结构重量,同时也能节省费用;以发动机为例,有统计数据显示,飞机发动机的质量没降低一公斤,使用费用可降低约220-440美元。

  (2)符合高温部位的使用要求:钛合金具有耐热性好的特点,如常用的Ti-6Al-4V能在350℃下长期工作,因此在飞机的高温部位(如后机身等)可取代因高温使用性能不能满足要求的铝合金;TC11能在500℃下长期工作,在发动机的压气机部位可取代高温合金和不锈钢。

  (3)符合与复合材料结构相匹配的要求:为减轻结构重量和满足隐身要求,先进飞机大量使用复合材料,钛合金与复合材料的强度、刚度匹配较好,能获得很好的减重效果。同时,由于二者电位比较接近,不易产生电偶腐蚀,因此相应部位的结构件和紧固件宜采用钛合金。