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    行业新闻

    上海航展解读航空航天发动机材料的未来潜力

     时 间:2019-07-30

     
    航空发动机一直是公众关注的焦点。这颗“工业制造皇冠上的明珠”除了在设计制造方面极尽精密复杂,在材料的运用上也有很多特殊的要求。那是什么材料让航空发动机经受住了1700℃的“烤验”?
     
    镍基合金
     
    目前,大部分飞机的发动机叶片都是镍基合金,镍基合金是高温合金中应用最广、高温强度最高的一类合金。
     
    其主要原因共有三点:
     
    1、镍基合金中可以溶解较多合金元素,且能保持较好的组织稳定性
     
    2、它可以形成共格有序的 A3B型金属间化合物γ'[Ni3(Al,Ti)]相作为强化相,使合金得到有效的强化,获得比铁基高温合金和钴基高温合金更高的高温强度
     
    3、含铬的镍基合金具有比铁基高温合金更好的抗氧化和抗燃气腐蚀能力。
     
     
    一方面采用隔热涂层,同时设计先进的冷却结构。发动机叶片上覆盖着许多小气孔,这些小孔就是用来散热的,使得涡轮叶片结构、工艺变得更加复杂,将压气机压缩后的空气,通过那些迷宫一样的冷却通道,引入内腔复杂冷却结构的空心叶片,就能够给发动机来个超级大降温了。
     
    碳/碳复合材料
     
    碳/碳复合材料是一种新型的高温材料,在高温下具有优良的力学性能,特别是其力学性能随温度升高而升高的特点,简直就是为航空发动机量身定做的。
     
    碳/碳复合材料应用于航空发动机将会带来三点好处:
     
    1、发动机减重,提高发动机推重比
     
    2、提高热端部件工作温度,提高发动机热效率
     
    3、减少冷空气的使用,提高发动机效率。
     
     
    近年来,碳/碳复合材料已经逐步地应用于航空发动机部件。美国LTV公司已经生产出碳/碳复合材料整体涡轮叶盘,并已经完成了地面超转试验。美国F100航空发动机的喷嘴和加力燃烧室喷管是用碳/碳复合材料制造的。此外,俄罗斯、德国、法国也已经制造出碳/碳复合材料的涡轮转子外环、喷油杆等部件。
     
    陶瓷基复合材料
     
    在各类型新型耐高温材料中,陶瓷基复合材料(CMCs)具有高的熔点、刚度、硬度和高温强度,并且抗蠕变、疲劳性能好。作为航空航天发动机需要承受极高温度的特殊部位的结构用材料具有很大潜力。
     
     
    连续纤维增强陶瓷基复合材料保留了陶瓷材料耐高温、抗氧化、耐磨耗、耐腐蚀等优点的同时,充分发挥陶瓷纤维增强增韧作用,克服了陶瓷材料断裂韧性低和抗外部冲击载荷性能差的先天缺陷。
     
    上海航展提供广阔平台
     
    随着航空事业的飞速发展,航空发动机的性能也会大幅提升,对于高温材料的要求也会越来越高。为更好的推动航空工业的快速发展,提升航空材料领域的国际影响力和竞争力,2019年11月15日-17日将在国家会展中心-上海 • 虹桥举办“上海国际航空航天技术与设备展览会”,会上还将展示航空航天的新材料和新技术等多个热点板块,为航空航天材料行业提供一个技术交流、产品展示和贸易洽谈的权威交流平台。