![航空發(fā)動(dòng)機(jī)先進(jìn)結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵制造技術(shù)]( "航空發(fā)動(dòng)機(jī)先進(jìn)結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵制造技術(shù)")
航空發(fā)動(dòng)機(jī)被譽(yù)為飛機(jī)的“心臟”，它的設(shè)計(jì)、材料與制造技術(shù)的進(jìn)步對(duì)航空工業(yè)的發(fā)展起著關(guān)鍵性的作用。近年來(lái)，航空工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家都在研制高性能航空發(fā)動(dòng)機(jī)方面投入了大量的資金和人力，實(shí)施了一系列技術(shù)研發(fā)計(jì)劃，如“先進(jìn)戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)（ATFE）”、“綜合高性能渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)（IHPTET）計(jì)劃”及后續(xù)的VAATE計(jì)劃、英法合作軍用發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)計(jì)劃（AMET）等[1]，以此來(lái)推進(jìn)新一代發(fā)動(dòng)機(jī)的問(wèn)世。而未來(lái)第五代高性能發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)推重比的要求已達(dá)到15~20，這些都給航空發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)、材料和制造提出了更高的要求。研究表明[2]，在新一代航空發(fā)動(dòng)機(jī)性能的提高中, 制造技術(shù)與材料的貢獻(xiàn)率為50%~70%;而在發(fā)動(dòng)機(jī)減重的貢獻(xiàn)率中,制造技術(shù)和材料的貢獻(xiàn)率占70%~80% , 這充分說(shuō)明，先進(jìn)的材料和工藝是航空發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)減重、增效、改善性能的關(guān)鍵技術(shù)之一。目前，航空發(fā)動(dòng)機(jī)普遍采用輕量化、整體化結(jié)構(gòu)，如整體葉盤、葉環(huán)結(jié)構(gòu)，鈦合金、鎳基高溫合金，以及比強(qiáng)度高、比模量大、抗疲勞性能好的樹(shù)脂基復(fù)合材料，耐高溫、抗疲勞及蠕變性能好的金屬基復(fù)合材料等。本文基于國(guó)內(nèi)外發(fā)展高推重比發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)需求，對(duì)可能采用的新結(jié)構(gòu)、新技術(shù)進(jìn)行闡述和分析[3]。寬弦風(fēng)扇空心葉片（鈦合金或復(fù)合材料）制造技術(shù)高效、高負(fù)荷、低展弦比一直是高性能航空發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵部件——風(fēng)扇的發(fā)展方向。在20世紀(jì)80年代，英國(guó)R·R公司率先研究成功了...
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鋼材的定義：鋼材是指含碳量在0.0218％～2.11％的鐵碳合金。在普通鋼材中添加Cr,Mo,V,Ni等合金成分就得到了合金鋼，我們的模具鋼材都屬于合金鋼。改變鋼材性能的辦法，主要有以下三方面：1. 合金成分碳：C增加淬火組織的硬度；形成碳化物，提高耐磨性；降低韌性；降低可焊性鉻：Cr提高鋼之硬度，形成堅(jiān)硬及穩(wěn)定的碳化鉻,從而改善耐磨性；能提高鋼的淬透性；當(dāng)Cr含量超過(guò)12%, 具耐腐蝕作用，并提供良好拋旋光性鉬：MoMo是強(qiáng)碳化物形成元素，提高耐磨性；Mo＞0.5％能抑止其他合金元素引致之回火脆性；提供紅硬性，熱強(qiáng)度；提高淬透性，回火穩(wěn)定性釩：V可以形成高硬度碳化物，提高耐磨性；細(xì)化鋼的晶粒，降低過(guò)熱敏感性提高鋼之強(qiáng)度、韌性及回火穩(wěn)定性鎳：NiNi能提高鋼的淬透性；Ni能細(xì)化晶粒硫（S）常以MnS形式存在鋼中，割裂基體的連續(xù)性，惡化材料的韌性、抗腐蝕性、拋旋光性、放電加工性、蝕紋性，可提高材料的切削能力。2.冶煉工藝普通煉鋼工藝 電渣重熔（ESR）將粗鋼坯置于電渣爐中，通入強(qiáng)電流，使電爐產(chǎn)生很高的溫度，使粗鋼坯熔化成鋼水，鋼水流經(jīng)電渣，雜質(zhì)被電渣過(guò)濾吸附，從而達(dá)到純化的效果。整體重熔速度快，但一些非常細(xì)小的雜質(zhì)并未除去。真空電弧重熔（VAR）在真空爐里，通入強(qiáng)電流在鋼胚上，鋼胚底部開(kāi)始熔化，雜質(zhì)汽化成氣體被抽走，從而將鋼材純度提高，而且它是一滴一滴地凝固，凝固速度非?？?，組織變得...
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先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造技術(shù)是一個(gè)國(guó)家科技工業(yè)水平和綜合實(shí)力的重要標(biāo)志，其技術(shù)進(jìn)步與渦輪葉片制造技術(shù)的發(fā)展密不可分。為了提高航空發(fā)動(dòng)機(jī)的推力，美國(guó)、歐洲與俄羅斯的大推力航空發(fā)動(dòng)機(jī)全都采用了單晶高溫合金葉片。在單晶高溫合金材料和單晶葉片制造技術(shù)方面，我國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比存在較大差距，航空發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力、壽命與可靠性亟待提高。我國(guó)單晶高溫合金材料的瓶頸問(wèn)題主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：一是合金中有害雜質(zhì)元素O、N、S等含量高；二是合金中易燒損元素成分范圍波動(dòng)大；三是可控雜質(zhì)元素個(gè)數(shù)少。針對(duì)這三個(gè)問(wèn)題，中國(guó)科學(xué)院金屬研究所通過(guò)研究合金熔體中O、N、S等有害雜質(zhì)元素在不同冶煉階段的反應(yīng)去除機(jī)理與過(guò)程控制，將單晶高溫合金的O、N、S含量從20ppm以上降低到5ppm以下，接近了國(guó)際單晶高溫合金的最高冶煉水平（1-2ppm）。通過(guò)開(kāi)展合金主元素在不同溫度、真空度條件下的揮發(fā)和燒損規(guī)律研究，實(shí)現(xiàn)了合金中各主元素含量的精確控制，把最容易發(fā)生成分波動(dòng)的C、Y元素含量控制在±0.01wt.%以內(nèi)，Cr、Hf、Al等元素成分波動(dòng)控制在±0.1wt.%以內(nèi)，顯著提高了單晶高溫合金的力學(xué)及工藝性能穩(wěn)定性。結(jié)合化學(xué)成分對(duì)單晶高溫合金顯微組織、物理性能、力學(xué)性能、高溫腐蝕性能、鑄造性能影響的研究，確定了單晶高溫合金中20多種雜質(zhì)元素的成分控制范圍。在此基礎(chǔ)上，研制出了多種先進(jìn)單晶高溫合金，緩解了我國(guó)多個(gè)型號(hào)航空...
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金屬材料是指金屬元素或以金屬元素為主構(gòu)成的具有金屬特性的材料的統(tǒng)稱。包括純金屬、合金、金屬材料金屬間化合物和特種金屬材料等。（注：金屬氧化物（如氧化鋁）不屬于金屬材料）1.意義 人類文明的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步同金屬材料關(guān)系十分密切。繼石器時(shí)代之后出現(xiàn)的銅器時(shí)代、鐵器時(shí)代，均以金屬材料的應(yīng)用為其時(shí)代的顯著標(biāo)志。現(xiàn)代，種類繁多的金屬材料已成為人類社會(huì)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。2.種類 金屬材料通常分為黑色金屬、有色金屬和特種金屬材料?！ 。?）黑色金屬又稱鋼鐵材料，包括含鐵90%以上的工業(yè)純鐵，含碳2%～4%的鑄鐵，含碳小于 2%的碳鋼，以及各種用途的結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼、耐熱鋼、高溫合金、不銹鋼、精密合金等。廣義的黑色金屬還包括鉻、錳及其合金?！ 。?）有色金屬是指除鐵、鉻、錳以外的所有金屬及其合金，通常分為輕金屬、重金屬、貴金屬、半金屬、稀有金屬和稀土金屬等。有色合金的強(qiáng)度和硬度一般比純金屬高，并且電阻大、電阻溫度系數(shù)小?！ 。?）特種金屬材料包括不同用途的結(jié)構(gòu)金屬材料和功能金屬材料。其中有通過(guò)快速冷凝工藝獲得的非晶態(tài)金屬材料，以及準(zhǔn)晶、微晶、納米晶金屬材料等；還有隱身、抗氫、超導(dǎo)、形狀記憶、耐磨、減振阻尼等特殊功能合金以及金屬基復(fù)合材料等。3.性能 一般分為工藝性能和使用性能兩類。所謂工藝性能是指機(jī)械零件在加工制造過(guò)程中，金屬材料在所定的冷、熱加工條件下表現(xiàn)出來(lái)的性能。金屬材料工藝性能的好...
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