论高温合金在航空航领域中使用
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高温合金在航空航天工业中的应用一、引言随着科技的发展,航空航天工业已经成为人们生活中的重要组成部分,而高温合金则成为航空航天工业中不可或缺的材料之一。
高温合金具有很高的耐热性、抗氧化性和耐腐蚀性,因此在航空航天工业上具有广泛应用。
二、高温合金的概述高温合金是指能够在高温下承受高负荷并不断保持其机械性能、化学性能和物理性能的一类合金。
高温合金采用了一系列增强和合金化措施来增强其高温性能,如Ti、Al、Ni、Cr等元素的添加。
高温合金在高温、高压、强腐蚀和高辐射等恶劣环境下具有出色的表现。
三、高温合金在推进器中的应用航天器是推进器最典型的应用之一。
高温合金可用于火箭喷管和推进器中的轴承、轴承安装板、密封和燃烧室,因其可在2000℃以上的高温环境下正常工作。
例如,铱金属被添加到铜合金中以提高其强度和耐热性,从而实现在高温下使用。
四、高温合金在航空发动机中的应用1.烧结件烧结件是航空发动机中重要的高温合金部件之一。
烧结件分为两类:超声速前缘和涡轮喷气器。
烧结件也是支持空气流动、转子反应和燃烧气体的流动型涡轮的组成部分。
高温合金的优异性能使得烧结件具有足够的强度和刚度,且能在400℃以上的高温下保持其特性。
2.燃烧室高温合金在燃烧室中用于制造涡轮和叶轮,这些部件在高温、高压、强腐蚀和高辐射等环境下工作。
高温合金的各种性能使得其在燃烧室中具有很高的韧性和强度。
五、高温合金在航空航天领域中的挑战高温氧化、金属间腐蚀和应力腐蚀开裂是高温合金在航空航天工业中所面临的主要挑战。
高温氧化和金属间腐蚀是因为高温合金中的Al和Ti元素易氧化和反应造成的,而应力腐蚀开裂是由于高温合金材料的本身细微缺陷引起的。
六、结论高温合金具有出色的高温性能、抗氧化性和耐腐蚀性,因此在航天工业中具有广泛应用,如在火箭喷管、推进器、航空发动机烧结件和燃烧室中。
虽然高温合金在航空航天领域中面临着挑战,如高温氧化和金属间腐蚀,但是随着科技的不断发展,其应用前景十分广阔。
高温合金的合成及在航空领域中的应用随着航空工业的发展,高温合金这种材料的应用也越来越广泛。
高温合金以其在高温和强度方面的优异性能,被广泛应用于航空发动机、燃烧室、导向叶片等领域,为飞行做出了不可替代的贡献。
一、高温合金的合成高温合金是指在高温和高压下使用的一种金属合金,其主要成分是镍、铬、铁等元素,这些元素的选择取决于合金的特定应用。
在高温下,这些金属元素可以产生坚韧、耐腐蚀的晶体结构,同时还能耐受重压、高温的环境。
高温合金的制备涉及许多复杂的过程。
现代工业中,高温合金通常是先制造出预合金坯,再进行热加工、锻造和轧制等加工工艺,最终得到最终产品。
在制造预合金坯的过程中,需要控制多种因素的影响,例如成分、包括不同的杂质、微量元素和材料粒度。
二、高温合金在航空领域中的应用高温合金应用于航空领域的最大的优点是其能够在高温和高压下保持稳定的化学和力学性能,同时还具备耐腐蚀性和抗磨损性等特点。
这使得高温合金能够承受高温、高压和高速的极端环境,同时还能较长时间地保持大量的弹性变形前故障程度。
在航空领域中,高温合金被广泛应用于制造航空发动机、导向叶片和燃气轮机等。
例如,航空发动机中的许多部件,例如燃气轮机和喷气出口,都需要使用高温合金。
高温合金的引入为航空发动机的研制提供了一个新的思路,它不仅提高了发动机的可靠性,而且还解决了一些之前无法解决的问题,例如热稳定性和腐蚀性等。
三、高温合金应用在航空领域的进一步发展当前,高温合金在航空领域的应用仍处于研究阶段。
研究人员正在不断寻找新的高温合金,以满足航空行业更为苛刻的要求,例如更高的温度、更高的压力和更好的耐腐蚀性等。
同时,借鉴先进优秀技术和制造工艺,为高温合金的使用提供更多的可能性。
目前,领先的高温合金研究方面包括新型的高温合金材料的开发、新型的制造和加工技术的开发以及新型的设计和优化方法的提出。
这些研究在提高高温合金的性能和有效性方面具有非常重要的作用,并且有望在未来继续引领高温合金的发展趋势。
高温合金在航空航天领域中的应用研究引言:航空航天领域对材料的性能有着极高的要求,尤其是在高温环境下。
高温合金作为一种重要的材料类型,在航空航天领域发挥着关键作用。
本文将探讨高温合金在航空航天领域中的应用,并介绍相关研究的进展和未来发展方向。
1. 高温合金的特性和优势高温合金是一种具有优异高温稳定性和抗氧化性能的材料。
其主要特点包括高硬度、高熔点、良好的抗高温蠕变性能和抗氧化性能等。
这些特性使得高温合金成为航空航天领域中首选的材料之一。
2. 高温合金在航空领域的应用研究2.1 航空发动机航空发动机作为航空器的核心部件,对材料的高温性能有着极高的要求。
高温合金被广泛应用于风扇、压气机、燃烧室和涡轮等部件中。
通过使用高温合金,可以提高发动机的工作温度和效率,延长发动机的使用寿命。
2.2 航空结构件航空航天中的结构件,如液体火箭推进器、涡轮转子和涡轮喷气发动机的部件等,在高温条件下需要保持强度和稳定性。
高温合金具有优秀的机械性能,可以满足这些结构件在高温环境下的使用要求。
3. 高温合金在航天领域的应用研究3.1 航天器耐热材料由于航天器在再入过程中面临高温、高速和剧烈振动等极端环境,需要耐受高温气体和粒子的侵蚀。
高温合金的抗氧化性和高温稳定性使其成为航天器耐热材料的理想选择。
3.2 航天推进系统航天器的推进系统对高温合金也提出了极高的要求。
航天器发动机和推进器的部件需要在高温高压的工作环境下保持稳定性和可靠性。
高温合金的独特性能使其能够耐受高温高压条件下的工作要求。
4. 高温合金应用研究的进展近年来,随着先进制造技术的发展,高温合金的研究也取得了许多重要的进展。
研究人员通过合金改性、表面处理和涂覆技术等手段,进一步提高了高温合金的耐热性能和抗氧化性能。
此外,对高温合金的微观结构和组织性能的研究不断深入,为高温合金的应用提供了更多的理论依据和实验支持。
5. 高温合金在航空航天领域中的未来发展方向尽管高温合金在航空航天领域中已经有了广泛的应用,但仍然存在一些挑战需要克服。
高温合金制备技术在航空航天中的应用随着现代航空航天技术的不断发展,高温材料作为关键材料之一,对于制造高效、可靠、耐用的航空航天设备和发动机具有至关重要的作用。
在高温材料中,高温合金是最重要的材料之一,其在高温、腐蚀和疲劳环境下具备优异的力学性能和耐久性能。
高温合金涉及到先进制备技术、材料设计和性能优化等方面,与航空航天材料的研制、制备和应用息息相关。
本文将探讨高温合金制备技术在航空航天中的应用。
高温合金的基本特性高温合金是一种具有高温稳定性和高温强度的金属材料,其主要成分由Ni、Cr、Co、Mo、W等元素组成。
高温合金具有高温稳定性、高强度、高塑性、高热膨胀性、低热导性、良好的抗腐蚀性和疲劳寿命等诸多优点,是航空航天材料中最重要、最基础的材料之一。
高温合金的制备技术高温合金的制备技术经历了多个阶段的发展与变革,其中最重要的就是先进的熔化制备技术。
现代熔化制备技术包括真空熔炼、气氛熔炼、钨极电弧熔炼、电熔炼等多种技术手段。
其中电熔炼技术是最重要的一种方法,其可以通过优化母合金的成分设计,利用特定的晶体取向,从而实现高温合金材料的精密合金化和精细微观结构的调控。
高温合金的性能改善技术高温合金作为一种先进材料,在各个领域中得到广泛的应用。
但是,在实际制造和应用过程中,高温合金还存在着一些缺陷和不足之处,比如线性热膨胀系数大、固溶能力低、腐蚀性比较差等。
因此,高温合金的性能改善技术显得尤为重要。
其中一些改善技术包括化学沉积技术、离子注入技术、激光熔化技术、电化学研磨技术等。
这些技术手段可以改变高温合金的晶体结构和组织结构,从而使其性能得到明显的提升。
高温合金在航空航天中的应用高温合金在航空航天中的应用非常广泛,主要分为两个方面。
一方面,高温合金在制造航空航天设备中扮演着必不可少的角色,如制造发动机叶片、涡轮叶轮、燃烧室、涡轴等部件;另一方面,高温合金在航空航天过程中具备了重要的应用价值,如制造超音速飞行器外表层材料,保障飞行器经受住高速以及高温的考验等。
高温合金材料在航空航天中的应用在航空航天领域中,材料的选择是至关重要的。
材料必须能够经受住高温、高压和高速等极端环境的考验,并保持其机械性能、抗腐蚀性能和耐热性能。
这就需要使用高性能、高可靠性和高耐用性的材料,其中就包括高温合金材料。
高温合金材料具有许多特殊的物理和化学性质,使得它们成为航空航天领域中最重要的材料之一。
这些材料不仅具有很高的强度和硬度,而且能够承受极端的温度和压力。
而且,由于它们具有优异的氧化和耐腐蚀性能,因此可以在恶劣的环境下长时间使用。
高温合金材料的应用范围非常广泛,从航空航天到能源行业,再到制造业和医疗设备等领域都得到了广泛的应用。
在航空航天领域,高温合金材料主要用于制造发动机部件和涡轮机叶片。
涡轮机叶片是飞行器发动机中非常关键的组成部分之一,它必须具有高温、高压和高速条件下的耐用性能和稳定性能。
高温合金材料的强度和硬度可以保证叶片的长期使用,而不影响其机械性能和抗腐蚀性能。
与此同时,高温合金材料也被用于制造航空发动机的燃烧室和喷管等部件。
在燃烧室和喷管中,高温和高压的燃气涡流将直接影响到航空发动机的工作效率和性能。
高温合金材料能够承受高温高压的环境,同时保持其力学强度和耐腐蚀性能,使得航空发动机可以在高温高压的条件下升空。
此外,高温合金材料还被用于制造宇航员着陆火箭的喷气和抗氧化涂层。
由于着陆火箭进入地球大气层是一项极端危险的任务,高温合金材料的使用可以保障着陆火箭的耐用性状况,并且在着陆过程中确保火箭抗氧化能力和防爆能力。
总而言之,高温合金材料在航空航天领域的作用是非常重要且不可替代的。
它们的出色性能和稳定性能使得火箭、卫星和航空发动机等关键设备能够在严酷的高温、高压和高速环境下进行长期运行,保障了人类空间探索的安全和持续性。
因此,在将来的航空航天发展中,高温合金材料的研究和开发仍将是一个重要的研究领域,将为人类探索太空和飞行器的进一步发展提供不可替代的保障。
高温合金在航空航天领域的应用研究一、引言随着社会经济的不断发展和科技的不断进步,人们对航空航天行业的需求也越来越高。
随之而来的就是对材料的要求也越来越高,尤其是对高温性能的要求。
高温合金作为一种特殊材料,具有出色的高温抗氧化性、高温强度和耐热疲劳性能,被广泛应用于航空航天领域。
本文将对高温合金在航空航天领域的应用研究进行探讨。
二、高温合金的概述高温合金是指在高温环境下能保持一定强度和韧性的合金材料。
它是一种应用十分广泛的特殊合金材料,广泛用于航空、航天、火箭和军事等领域。
高温合金具有以下特点:1. 高温抗氧化性能好:高温合金含有一定量的稀土、铝、铬等元素,可以形成致密的氧化层,能够抵御高温氧化环境的腐蚀。
2. 高温强度好:高温合金的结构可以在高温下保持稳定,其强度不会随温度的升高而下降。
3. 耐热疲劳性能好:高温合金具有优异的热膨胀系数和高温下的韧性,可以在循环高温负荷作用下,保持其力学性能。
在实际使用中,高温合金的热膨胀系数和合金的晶体结构与功能有关。
三、高温合金在航空航天领域的应用1. 高温合金在航空领域的应用高温合金在航空领域的应用非常广泛,它主要应用于航空发动机、涡轮机叶片、高温结构件、燃气轮机、燃烧室等部件。
高温合金的应用可以有效地提高发动机和涡轮机叶片的耐腐蚀性、耐热性和耐热疲劳性,从而保证其在高温、高压环境下的正常运行。
此外,高温合金还可以用于制造高温热输入器、太阳能飞行器、火箭和导弹等航空器。
2. 高温合金在航天领域的应用高温合金在航天领域的应用也非常广泛,主要应用于航天器、火箭、卫星等部件。
由于航天器在进入大气层时会遭受高温和高速气流的冲击,因此,需要使用高温合金来制造其表面覆盖材料和偏航翼等。
高温合金的应用可以提高发射载荷和航天器的耐热性,从而提高航天器的安全性和可靠性。
四、高温合金的发展趋势高温合金在航空航天领域有着广泛的应用前景,随着航空航天技术的不断发展,对高温合金的需求也会越来越高。
高温合金在航空航天领域中的应用研究随着现代航空航天技术的发展,飞机、火箭等高速飞行器对材料性能的要求越来越高,特别是在高温、高压、高速气流等恶劣的环境下,对材料的要求更加严格。
高温合金是近年来发展起来的一种新材料,它以其独特的耐高温、耐腐蚀等性能在航空航天领域中得到了广泛的应用。
高温合金的定义高温合金是指在高温下仍能保持稳定性能的合金,一般要求其在800℃及以上高温环境下有很高的力学性能、物理性能、化学稳定性和耐热腐蚀能力。
高温合金主要由镍、铁、钴等金属、铝、钛、钼等元素、碳、硼等非金属元素组成。
由于其特殊的组成结构和热力学性质,能够在高温下稳定地保持各种物理、化学、力学性质,同时拥有高度的抗氧化和抗腐蚀能力。
高温合金的应用高温合金在航空航天领域中的应用非常广泛。
例如,高温合金可以用于航空发动机的涡轮叶片、燃烧室、喷气嘴等零部件制造。
对于燃烧室和涡轮叶片等高温部件,高温合金可以保证在高温高压状态下有效地防止应力松弛、变形和失效。
在航天器的制造中,高温合金还可以作为导弹外壳、宇航器发动机等部件的材料。
除此之外,在医疗器械、制造机械、电力等领域也有广泛的应用。
例如,高温合金可以用于制造炼油装置、化工反应装置和电力厂的高温热部件,确保它们在高温状态下的稳定性能。
高温合金的生产与发展早在20世纪50年代,高温合金被应用于航空航天业的关键零部件。
在此之后,相关领域的需求逐渐扩大,促进了高温合金的生产和发展。
随着材料科学技术的不断进步和高端设备的开发,高温合金材料的生产已经达到了技术的极限。
开发、改进和应用高温合金已经成为航空航天业的重要研究领域之一。
总的来说,高温合金在航空航天领域中的应用研究具有十分重要的意义。
高温合金的出现极大地推动了现代航空航天技术的发展,使得飞机、火箭等高速飞行器的使用更加安全、可靠和高效。
未来,高温合金将继续在相关领域中发挥着重要的作用,并为人类的航空航天事业做出更大的贡献。
高温合金的制备及其在航空领域中的应用研究随着航空工业的飞速发展,高温合金的应用范围也越来越广泛。
高温合金具有热稳定性、耐蚀性、高温强度等优异性能,是飞机发动机、燃烧室等高温高压环境中不可或缺的材料。
因此,高温合金的制备技术和应用研究成为当今航空科技领域中的热点。
一、高温合金的制备技术高温合金的制备技术主要是采用熔融法和粉末冶金法两种方法。
其中,熔融法又包括真空感应熔炼法、电渣重熔法和电子束熔化法等。
而粉末冶金法则包括高温等静压烧结、等离子熔散法、凝固锻造法和喷射成形法等。
下面分别对这些方法进行介绍。
1.1熔融法1.1.1真空感应熔炼法真空感应熔炼法是一种高纯度、高品质的高温合金制备方法。
利用感应加热原理,在真空下对合金原料进行加热和熔化,可获得较高质量的合金坯料。
该方法制备出的合金晶粒细小、化学成分均匀、热处理后强度高、热膨胀系数低,具有良好的高温性能。
1.1.2电渣重熔法电渣重熔法是一种比较经济、常用的高温合金制备方法。
该法原理是利用电极间的电弧放电将合金材料熔化,在熔池中加入药剂,调整合金成分和组织结构。
该法可获得高品质的高温合金材料,广泛应用于航空、航天、船舶、化工和冶金等领域。
1.1.3电子束熔化法电子束熔化法是一种高温合金材料制备的先进方法。
该法利用电子束的高能量,对合金材料进行加热和熔化,然后再急速冷却,可制备出晶粒细小、抗拉强度和耐热性能优异的高温合金材料。
1.2粉末冶金法1.2.1高温等静压烧结法高温等静压烧结法是一种制备超合金复杂零件的方法。
该法将粉末压制成零件,在高温下加压烧结,获得高密度、高性能的高温合金零件。
该法可制备出形状复杂、耐热性能优异的高温合金零件,广泛应用于航空发动机、燃烧室、燃气轮机等领域。
1.2.2等离子熔散法等离子熔散法是一种新型的高温合金制备方法。
该法将合金粉末和增强剂混合,通过高温等离子束加热将两种材料熔化,形成复合材料。
该法制备出的高温合金复合材料具有高温强度、耐磨性和耐蚀性等性能,可广泛应用于航空、汽车和摩托车等领域。
高温合金在航空航天用途中的研究一、引言随着科技的不断进步,人类对于征服天空的热情与决心不断升温。
航空航天产业是现代工业中最为先进和最具挑战性的,其核心部件直接关系到空中安全、国家国防等重要领域的实现。
高温合金是航空航天产业中不可或缺的一种材料,在发动机、航空航天电子、气体轮机、火箭发动机等领域得到了广泛应用。
本文将围绕高温合金在航空航天用途中的研究展开深入探讨。
二、高温合金的定义及特性高温合金也称为超合金,是指在高温环境工作时能够保持其力学性能和化学稳定性的金属材料。
高温合金可以分为镍基、钴基、铁基三种类型。
其中,镍基合金是最常用的一种,具有极高的强度和优异的耐腐蚀性。
高温合金的主要特性包括:1.耐高温性:高温合金可以在高温环境下保持其力学性能和化学稳定性,通常能够承受高达1000℃的高温。
2.高强度:和普通合金相比,高温合金的强度更高,同时具有优异的塑性,能够抵抗高应力和高温环境下的变形。
3.耐腐蚀性:高温合金具有良好的耐腐蚀性能,能够抵御自然界中的氧、水、酸、碱等腐蚀介质。
三、高温合金在航空航天用途中的应用1. 发动机部件航空航天发动机是高温合金的重要应用领域之一,其中涡轮叶片、燃气轮机涡轮叶片、喷气式发动机高温部件等均涉及到高温合金的应用。
在这些组件中,高温合金通常用于制造燃气涡轮叶片、导向叶片、涡轮盘、轴承、泵轮、静子等关键部件。
发动机中的高温部件要求高性能,必须具备高的强度、耐温和耐腐蚀性能。
高温合金能够满足以上要求,成为发动机材料的重要选择。
2. 航空航天电子部件航空航天电子部件的研制和生产需要应用耐高温、高稳定性的材料。
高温合金因其高温、高压、高频等特殊工作环境中的耐腐蚀、高强度和高温稳定性等优良性能,被广泛应用于电子组件中,如齿轮、接头、散热器等。
3. 气体轮机气体轮机作为航空航天动力装置的重要组成部分,要求具备高温、高压、高效、高精度等特殊环境下的高强度和高稳定性。
高温合金的性能优良,使其在气体轮机的制造中得到了广泛应用。
高温合金和陶瓷材料在航空航天领域中的应用一、高温合金在航空航天领域中的应用高温合金是指在高温环境下具有良好稳定性和抗氧化性能的一类合金材料,广泛应用于航空航天、军事、电力和化工等领域。
在航空航天领域中,高温合金主要应用于燃气涡轮发动机、航空发动机燃烧室、高速航空器推进系统等领域。
1. 燃气涡轮发动机燃气涡轮发动机是现代航空发动机的核心部件,其中高温合金的应用占据重要地位。
高温合金在这种发动机中主要应用于高温部件,如叶片、导向叶片、整流罩等。
这些部件需要在高温、高压、高速的环境下工作,高温合金的稳定性和抗氧化性能能够有效保障其工作寿命和性能稳定性。
2. 航空发动机燃烧室航空发动机燃烧室是发动机中最重要的组成部分之一,其中高温合金的应用也非常广泛。
燃烧室内温度高达2000℃以上,需要具备良好的高温强度和抗氧化能力,高温合金具备这些优异的性能可以有效维持燃烧室的稳定运行。
3. 高速航空器推进系统高速航空器推进系统中的喷气式发动机需要在高温、高速、高压的环境中工作,因此对材料的高温性能提出了高要求。
高温合金由于其良好的高温强度和抗氧化能力,成为这一领域的理想选择。
二、陶瓷材料在航空航天领域中的应用陶瓷材料是指以金属氧化物为主要原料制备的非金属材料,具有优良的耐磨性、耐腐蚀性、高强度等特点。
在航空航天领域中,陶瓷材料主要应用于发动机附件、热防护、导热材料等方面。
1. 发动机附件航空发动机需要多种功能的附件来辅助其正常运行,陶瓷材料在附件制造中也得到了广泛应用。
比如,陶瓷材料可用于温度传感器、压力传感器、加速度传感器的制造,以及燃烧室喷油嘴、燃气涡轮叶片的涂层等方面。
2. 热防护航空器在高速飞行时,模块表面因气动力产生极高温度,为了避免这些高温部件受到气流侵袭而损坏,航空器采用了高温陶瓷材料进行热防护。
陶瓷材料具有良好的耐热性能和绝缘性能,能起到很好的热隔离作用。
3. 导热材料陶瓷材料的导热性能良好,因此也被应用于导热材料的制造。
论高温合金在航空航领域中的使用摘要:高温合金是指在650°c以上温度下具有一定力学性能和抗氧化、耐腐蚀性能的合金。
目前常是镍基、铁基、钴基高温合金的统称。
简介高温合金在航空航天领域中的应用及应用时所选用的高温合金的类型说明。
关键词:高温合金,燃烧室,涡轮,涡轮盘
abstract: the high temperature alloy is to point to in the 650 ° c temperature above has some mechanical properties and oxidation resistance, corrosion resistance performance of the alloy. at present is often ni-based, iron base,
cobalt-based high temperature alloy collectively. high temperature alloy profile in aerospace applications and application of choose the type of high temperature alloy description.
keywords: high temperature alloy, the combustion chamber, turbine, turbine plate
中图分类号:tu74文献标识码:a 文章编号:
高温合金又叫热强合金。
按基体组织材料可分为三类:铁基镍基和铬基。
按生产方式可分为变形高温合金和铸造高温合金。
它是航空航天领域中不可或缺的原材。
它是航天,航空制造发动机高温部分的关键材料。
主要用于制造燃烧室,涡轮叶片,导向叶片,压气机与涡轮盘,涡轮机匣等部位。
使用温度范围在600℃—1200℃,
受力与环境条件随使用零件所在部分不同而异,对合金的力学,物理,化学性能有严格的要求,是发动机的性能,可靠性与寿命的决定性因素。
因此高温合金是各发达国家航空航天,国防领域中的研究重点项目之一。
高温合金应用中主要有:
燃烧室用高温合金
航空涡轮发动机燃烧室(也称火焰筒)是关键的高温部件之一。
由于燃油雾化,油气混合等过程都是在燃烧室进行的,因此燃烧室内温度最高可达1500℃—2000℃,燃烧室内壁温度达1100℃,同时还要承受热应力和燃气应力。
高推重比发动机多采用环形燃烧室,其长度短,容热强度高,燃烧室内最高温温度达2000℃,采用气膜或汽蒸发式冷却后室壁温度达到1150℃。
各部位间有较大的温度梯度会产生热应力,工作状态改变时会急剧升降,材料受热冲击和热疲劳负荷,出现扰曲变形,裂纹等故障。
通常燃烧室采用板材合金制造,按具体零件使用条件提出各项技术要求概括如下:使用高温合金和燃气条件下具有一定的抗氧化,抗燃气腐蚀能力;具有一定瞬时和持久强度,热疲劳性能,较低的膨胀系数;具有足够的塑性,焊接性保证加工成形与连接;在热循环下有良好的组织稳定性,保证寿命期内可靠工作。
ma956合金多孔层板
多孔层板早期使用hs—188合金薄板经照相,腐蚀刻槽和打孔后用扩散连接制成。
内层可按设计要求制成理想的冷却通道,这种
结构冷却只需要传统气膜冷却的30%冷却气体,可提高发动机热循环效率,降低燃烧室材料的实际承热量,减轻重量,增大推重比。
目前仍有突破技术关键才能进入实际使用。
采用ma956制作多孔层板是美国推出的新一代燃烧室材料,可在1300℃使用。
2)陶瓷复合材料在燃烧室的应用
美国从1971年就开始了对陶瓷用于燃气涡轮机的可行性验证。
1983年,美国一些从事高级材料开发的团体曾制订了一系列先进飞机所用燃气轮机的性能指标,这些指标是:把涡轮进口温度提高到2200℃;在化学计算的燃烧状态下运行;将应用于这些部件的密度从8g/cm3减少至5g/cm3;取消部件的冷却。
为满足这些要求,研究的材料除了单相陶瓷外,还有石墨、金属基和陶瓷基复合材料以及金属间化合物。
陶瓷基复合材料(cmc)具有如下优势:陶瓷材料比镍基合金膨胀系数小很多,涂层很容易剥落。
制成带中间金属毡的陶瓷复合材料可以克服剥落的缺点,是燃烧室材料的发展方向。
此种材料使用10%—20%冷却空气即可使用金属背面隔热后温度只有800℃左右,承热温度远低于发散冷却和气膜冷却。
在v2500发动机中使用的是铸造高温合金b1900+陶瓷涂层防护瓦片,发展的方向是用sic基复合材料或抗氧化c/c复合材料代替b1900(带陶瓷涂层)瓦片。
陶瓷基复合材料是推重比15—20发动机燃烧室的发展材料,使用温度1538℃—1650℃,用于火焰筒,浮壁片和加力燃烧室。
2.涡轮部分用高温合金
航空发动机涡轮叶片是航空发动机中承受温度载荷最剧烈和工作环境最恶劣的部件之一,在高温下要承受很大很复杂的应力,因此对其材料的要求十分严格。
而航空发动机涡轮叶片高温合金又分为:
1)导向器用高温合金
导向器是涡轮发动机受热冲击最大的零件之一。
当燃烧室出现燃烧不均匀,1级导向叶片受热负荷很大,是造成导向叶片破坏的主要原因。
其使用温度比涡轮叶片大约高出100℃,区别是静止件,所受机械负荷不大。
通常容易发生热应力,引起的扭曲,温度急剧变化引起的热疲劳裂纹及局部烧伤。
导向叶片合金应具有如下性能:具有足够的高温强度,持久蠕性能及良好的热疲劳性能,较高的抗氧化性和热腐蚀性能,抗热应力和震动,弯曲变形能力,良好的铸造工艺成型性能和可焊性,涂层防护性能。
目前,高推重比的先进发动机多采用空心铸造叶片,选定定向和单晶镍基高温合金。
高推重比发动机使用高温达1650℃—1930℃,需要采用隔热涂层防护。
冷却和涂层防护条件下叶片合金的使用温度达1100℃以上,对未来导向叶片材料使用的温度密度成本提出新的更高要求。
2)涡轮工作叶片用高温合金
涡轮叶片,是航空发动机的关键承热转动部件,工作温度低于导向叶片50℃—100℃,转动时承受很大的离心应力,振动应力,热应力,气流冲刷等作用,工作时条件恶劣。
高推重比发动机要求
热端部件寿命大于2000h。
因此,涡轮叶片合金在使用温度下应具有很高的抗蠕变和持久断裂强度,很好的高,中温综合性能,如高,低循环疲劳,冷热疲劳,足够的塑性和冲击韧性,抗缺口敏感性能;具有高的抗氧化性和腐蚀性能;良好的导热性能,尽可能低的线膨胀系数;良好的铸造工艺性能;长期的组织稳定性能,使用温度下无tcp相析出。
应用的合金经历4个阶段;变形合金应用有gh4033 gh4143gh4118等;铸造合金应用有k403k417k418k405,定向凝固金dz4dz22,单晶合金dd3dd8pw1484等。
目前已发展至第三代单晶合金。
我国单晶合金dd3和dd8分别用在我国涡轮,涡扇发动机和直升机,舰载发动机。
涡轮盘用高温合金
涡轮盘是涡轮发动机受力最大的转动承力件。
推重比8和10发动机的轮缘使用温度达到650℃和750℃,轮心温度300℃左右,温差大。
在正常转动时带动叶片高速旋转,承受最大的离心力,热应力,震动应力的综合作用。
每次启动,停车是一个循环,轮心。
喉道,槽底,轮缘均承受不同的复合应力。
要求合金在使用温度下具有最高的屈服强度,冲击韧性,无缺口敏感;低的线膨胀系数;一定的抗氧化,抗腐蚀性能;良好的切削加工性能。