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      鈦鋁合金成為目前公認的替代鎳基高溫合金的最佳新型輕質結構材料

      來源:東普熱能 發布時間:2016-07-15 15:00:22 瀏覽次數:
      導讀:河南東普熱能設計建造鋁合金熔化爐二十余年,經驗豐富,技術先進,歡迎前來考察

                                               

              鈦鋁合金成為目前公認的替代鎳基高溫合金的最佳新型輕質結構材料

        鋁是元素周期表中第三周期主族元素,原子序數為13,原子量為26.9815。    鋁具有一系列比其他有色金屬、鋼鐵、塑料和木材等更優良的特性,如密度小,僅為2.7 g / cm3,

      約為銅或鋼的1/3;良好的耐蝕性和耐候性;良好的塑性和加工性能;良好的導熱性和導電性;良好的耐低溫性能,對光熱電波的反射率高、表面性能好;無磁性;基本無毒;有吸音性;耐酸性好;抗核輻射性能好;彈性系數??;良好的力學性能;優良的鑄造性能和焊接性能;良好的抗撞擊性。此外,鋁材的高溫性能、成型性能、切削加工性、鉚接性以及表面處理性能等也比較好。因此,鋁材在航天、航海、航空、汽車、交通運輸、橋梁、建筑、電子電氣、能源動力、冶金化工、農業排灌、機械制造、包裝防腐、電器家具、日用文體等各個領域都獲得了十分廣泛的應用,下表列出了鋁的基本特性及主要應用領域。

      2007年,波音787飛機試飛成功。這種新型飛機可節油20%,氮化物(NOx)排放量減少80%,噪音顯著降低,從而引發全球關注。

       

      這種飛機發動機由美國通用電氣(GE)公司研制,采用Ti-48Al-2Cr-2Nb(以下簡稱4822)合金替代鎳基高溫合金,制造出最后兩級低壓渦輪葉片。

       

      這是鈦鋁合金首次應用在航空發動機上。

       

      GE公司采用的4822合金也稱不上完美,它的室溫拉伸塑性不到2%,雖然足以傲視其他金屬間化合物,但它跟鎳基合金比起來還是顯得太脆了。因此,GE公司把它用在了環境溫度、危險系數最低的末端兩級葉片上,這樣即使發生折斷也不會導致整架飛機失控。

       

      美國人這么做是看重鈦鋁合金的密度僅為鎳基合金的一半。在以克為減重單位的飛機發動機上,GE公司使單臺發動機減重約200磅,成為當時航空與材料領域轟動性的進展。

       

      因此,鈦鋁合金成為目前公認的替代鎳基高溫合金的最佳新型輕質結構材料。

        南京理工大學陳光教授團隊在國家973計劃等資助下,經長期研究,在新型航空航天材料鈦鋁合金方面取得跨越性突破。620日,相關成果在線發表于《自然材料》上。其室溫拉伸塑性、屈服強度、高溫抗蠕變性能、承溫能力等關鍵性能指標處于國際領先,超過美國同類材料12個數量級。

      陳光教授團隊的研究成果在材料性能上實現了三大突破:

       

      一是室溫拉伸塑性和屈服強度極大提升,分別高達6.9%和708MPa,抗拉強度高達978MPa,實現了高強高塑的優異結合。二是抗蠕變性能優異。三是承溫能力大大提高。

       

      航空發動機被譽為飛機的心臟,受制于基礎研究能力不足,目前我國民用航空發動機基本依賴進口,軍用戰機發動機雖然有了一定進步,但是關鍵性能指標與發達國家還有差距。其中,渦輪葉片是航空發動機中最關鍵的核心部件,其承溫能力直接決定著發動機的性能,尤其是推重比。傳統鎳基合金雖然各方面性能都不錯,但是它最大的缺點是太重,直接導致發動機的能效比得不到提高。因此,各國科學家們從未停止尋找制造航空發動機合適材料的努力。

       

      “一代材料一代發動機。”中國航空動力機械研究所渦輪設計部副主任設計師康劍雄說,PST鈦鋁合金使用溫度達900℃以上,已經可以與鎳基合金同臺競技,它不僅可用于葉片,還有望用在渦輪盤、高壓壓縮渦輪等部件上。

       

      一個新型材料從實驗室到裝上飛機,還有漫長的道路要走。據陳光估計,PST鈦鋁合金實現應用還有510年。

      河南東普熱能專業設計建造各種熔鋁爐,鋁合金熔化爐

      銷售熱線:400-135-9008

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