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航空钛标准件的发展趋势

发布时间:2020-12-03 21:08:44 浏览次数 :

1、超高强度钛合金标准件

随着我国航空航天事业的发展,新型飞机以及航天飞行器采用的连接技术水平不断提高,对新型标准件也提出了新要求。未来研制的抗拉级别在1200~1500MPa、剪切强度≥750MPa的超高强钛合金标准件是未来发展的趋势之一。

钛标准件

2、耐高温钛合金标准件

目前,标准件用钛合金材料使用温度不高,具体见下表。在航空航天领域,由于新型号飞机以及飞行器的飞行速度不断提高,要求材料的服役温度也随之提高。因此,耐高温钛合金标准件也是未来的发展趋势,尤其是在航天领域,要求新型高温钛合金材料能够在600~800℃短时服役。通常采用Ti2AlNb合金替代较重的高温合金,其变形比较严重,而采用Ti2AlNb合金替代其他钛合金材料还是较重, 无法满足减重要求;Ti-Al基金属间化合物工艺塑性较差,成熟度较差。所以未来标准件用高温钛合金材料仍然以近α型和高铝当量的两相钛合金为主。

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在高温下,钛合金的强度和抗蠕变性能的提高主要依赖于Al,Sn,Zr的固溶强化作用,然而,受到铝当量限制的影响,这些元素的含量不能无限地提高,所以在适当控制Al,Sn,Zr含量的情况下,通过多元素复合合金化进行补充强化来设计钛合金。稳定化元素Mo对高温钛合金的高温强度和蠕变强度有固溶强化作用,Nb,Cr和Ⅴ也有类似的效果。少量β稳定化元素的加入还可以防止合金脆化。此外,钛合金中Si的含量对性能至关重要,加入质量分数0.2%左右的Si后,椭球形硅化物将非均匀、不连续地沉淀于α片边界上,能够有效地阻碍位错的运动,产生弥散强化作用,使合金的抗蠕变性能大大提高。但是硅化物的出现同时对合金组织的热稳定性也产生了有害影响,不仅降低合金的塑性,而且会增强合金的有序化程度,促进Ti3Al相的生成。因此,Si含量应控制在较低水平,一般质量分数不大于0.5%。因此,多元素复合强化仍然是新型高温钛合金材料设计的发展方向。

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