Приложение на титановата сплав в авиационни двигатели
Двигателят е сърцето на самолета. Въртящите се части като вентилатора на двигателя, диска на компресора с високо налягане и лопатките не само трябва да издържат на голямо напрежение, но също така трябва да имат определена степен на устойчивост на топлина. Такива работни условия са твърде горещи за алуминий и твърде плътни за стомана. Титанът е най-добрият избор. Титанът има добра устойчивост на висока температура, устойчивост на пълзене и устойчивост на окисление при температури от 300 ~ 650 градуса. В същото време важен показател за ефективност на двигателя е съотношението тяга към тегло, което е съотношението на тягата, генерирана от двигателя, към неговата маса. Най-ранните двигатели имаха съотношение на тяга към тегло 2:3, но сега то може да достигне 10. Колкото по-високо е съотношението на тяга към тегло, толкова по-добра е производителността на двигателя. Използването на титанова сплав вместо оригиналната високотемпературна сплав на базата на никел може да намали масата на двигателя и значително да подобри съотношението тяга към тегло на двигателя на самолета. Титанът се използва все повече в авиационни двигатели. В усъвършенстваните чуждестранни аерокосмически двигатели количеството високотемпературна титанова сплав възлиза на 25% до 40% от общата маса на двигателя. Например съдържанието на титаниева сплав в двигателя F100 от трето поколение е 25%, а съдържанието на титанова сплав в двигателя F119 от четвърто поколение е 40%.
Компонентите на авиационни двигатели изискват титаниеви сплави да имат добра мигновена якост, устойчивост на топлина, дълготрайна якост, устойчивост на пълзене при висока температура и структурна стабилност от стайна температура до по-високи температури. Въпреки че титановите сплави от -тип и почти - -тип имат висока якост на опън от стайна температура до около 300 градуса, съпротивлението на пълзене и топлоустойчивата стабилност на сплавите намаляват рязко при по-високи температури, така че титаниевите сплави от тип - са рядкост. използвани. Използва се в авиационни двигатели. Титанови сплави от алфа-тип и почти - -тип имат добри свойства на пълзене, издръжливост и заваряемост и са подходящи за използване в среди с висока температура.
титановата сплав има не само добри свойства за гореща обработка, но също така има добри всеобхватни свойства в среди със средна и висока температура. Следователно титанови сплави тип -, почти - - и - - тип се използват широко в аерокосмическите двигатели.
Понастоящем максималната работна температура на високотемпературните титанови сплави, използвани в аерокосмическите двигатели, е увеличена от 350 градуса на 600 градуса, което може да отговори на материалните нужди на модерните двигатели. След половин век усилия на изследователи на титанови сплави по целия свят, Ti811 (Ti-8Al-1Mo-1V), Ti-6Al-2Zr -1Mo-1V, Ti-2.25Al-11Sn-5Zr-1Mo-0.25Si, Ti{{ 18}}.25Al-11Sn-5Zr, Ti-6Al-1.5Cr-2.5Mo-0.5Fe{{29} }.3Si, Ti-5Al-4Mo-4Cr-2Sn-2Zr, Ti-6Al-2Sn{ {38}}Zr-6Mo, Ti-6.2Al- 2.8Mo-2Nb-2Sn-2.1Zr{{48} }.3Cr, Ti-6Al-2.75Sn-4Zr-4Mo-0.45Si, Ti-5.8Al{{59} }Sn -3.5 Zr-0.7Nb-0.5Mo-0.35Si-0.06C) и др. сплав.
Сплавта Ti811 (Ti-8Al-1Mo-1V) има предимствата на ниска плътност, висок модул на еластичност, отлични показатели за гасене на вибрации, добра термична стабилност, добра производителност на заваряване и добра формоспособност . Неговата специфична твърдост е най-висока сред всички индустриални титанови сплави. на. Zhao Yongqing и др. Проведохме задълбочено проучване на термичната стабилност и характеристиките на умора при висока температура на сплав Ti811 и проучихме влиянието на микроструктурата и състоянието на повърхността на пробата върху характеристиките на термична стабилност на сплав Ti811. Резултатите показват, че сплавта Ti811 с равноосна структура и структура с двойно състояние има добра термична стабилност; наличието на иглоподобна структура намалява термичната стабилност на сплавта Ti811. В допълнение, проучванията показват, че когато сплавта Ti811 се нагрява при 425 градуса, повърхностният оксиден слой и времето на излагане нямат значително влияние върху термичната стабилност на сплавта.
При високи температури от 350 градуса и 500 градуса, чувствителността на умората на сплавта Ti811 се увеличава с повишаване на температурата. Пълзенето е важен фактор, влияещ върху разрушаването на FF на сплав Ti811 при високи температури. Промените в амплитудата на изместване влияят на умората. Ролята и механизмът на стрес факторите и износването по време на процеса на FF.
Понастоящем практичните топлоустойчиви титанови сплави са Ti1100 и IMI834, които са използвани съответно в EJ2000 и 55-712 модифицирани двигатели. Поради възникването на инциденти с „пожар на титан“, огнезащитните титанови сплави привличат все повече и повече внимание. Съединените щати, Русия и други страни са разработили нови титанови сплави с добри свойства за забавяне на горенето. Alloy C е титаниева сплав с висока якост, забавяща горенето, разработена от Pratt & Whitney в Съединените щати. Използван е като компонент на векторната дюза за двигателя F119. Номиналният състав на сплавта е Ti-35V-15Cr (масова част, %) и сплавта съдържа голямо количество скъп метал ванадий. , съчетано с факта, че процесът на гореща деформация на блокове от сплав Alloy-C изисква използването на специално оборудване, което допълнително увеличава цената на материала. Русия е провела изследване на евтини Ti-Cu сплави и е съобщила за сплави BT25 и BT36. Китайски научни изследователи направиха систематично обобщение и уместна оценка на ранната изследователска работа върху титанови сплави за двигатели.
