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飛機制造用材選擇與熱處理淬火工藝

發布時間:2012-12-28 11:43:35
(1)航空工程對樹料要求的特殊性 ①強度高。所用材料不但是強度高,而且密度小,這樣有利于減輕飛機的重量。
 ?、诳蛊谛阅芎?。飛機在起飛、降落、特技飛行中各零部件都要反復承受激烈的沖擊力、扭力、剪力等,因此零件材料不僅要求抗拉強度高,而且要求有足夠的沖擊強度和疲勞強度。
 ?、劭篃崞谛阅?。事實說明,飛機發動機發生的失效事故中,無論是熱應力,還是機械應力的原因,所造成的零部件疲勞損傷是常見的,也是主要的失效形式。
 ?、芸垢g性能優良。由于發動機的使用條件、飛行環境還會使飛機零部件受到腐蝕性氣氛的侵蝕、應力腐蝕和化學腐蝕等,從而造成裂紋擴展,因此要求零件有優良的抗腐蝕能力。
(2)航空零件熱處理特點 為了滿足這些要求,材料選擇是十分重要的,同時要進行適當的熱處理淬火,以獲得需要的組織和性能,以充分發揮材料的潛力,提高零件的內部質量。航空零件熱處理淬火工藝特點有:
 ?、俅罅坎捎谜{質進行熱處理淬火工藝以承受由復雜震動而引起的交變應力,由彎矩與扭矩產生的拉伸、壓縮和剪切應力,由離心力而產生的拉應力等。
 ?、趯τ诤辖鸾Y構鋼廣泛地應用貝氏體等溫熱處理淬火工藝,以獲得較好的綜合性能,即高強度和高韌性,并減小熱處理淬火工藝畸變。
 ?、蹫榱双@得高耐磨性和疲勞強度,廣泛采用滲碳、滲氮、碳氮共滲等化掌熱處理淬火工藝。④為了滿足抗高溫氧化,抗腐蝕,采用了滲金屬(如滲鋁、滲鉻等)工藝。
(3)常用的航空材料 航空航天器用材很廣泛,工程塑料、橡膠、陶瓷材料和各種金屬,主要有高強度鋁合金、鈦合金、超高強度合金結構鋼和高溫合金等。這些材料經熱處理淬火工藝或是強度高,或是具有滿意的使用性能,如較好的熱強性、抗氧化性和耐蝕性。 ①中碳調質鋼:超高強度鋼經熱處理淬火介質淬火后可用于火箭發動機外殼、噴氣渦輪機軸、噴氣式客機的起落架、超音速噴氣機機體等。
 ?、诟吆辖鹉蜔徜摚汉辖鹉蜔徜撚糜谥圃鞙u輪泵及火箭發動機與航空發動機轉子和其他零件。
 ?、鄹邷睾辖穑鸿F基高溫合金GH2018主要用于制造在500-700℃下承受較大應力的構件,如機匣、燃燒室外套等。
 ?、苕嚮臀g合金:鎳與鎳基耐蝕合金是耐高溫、高壓、高濃度或}昆有不純物等各種苛刻腐蝕環境的結構材料。鍛造鎳(鎳200、鎳201)韌性、塑性優良,能適應多種腐蝕環境,經熱處理淬火工藝可用來制造航天器及導彈元件。鎳基耐蝕合金,具有優良的力學性能,強度與硬度較高,用于制造泵軸、渦輪等航空發動機零部件。
 ?、蒌X及鋁合金:LY11用于制造骨架、模鍛的固定接頭、支柱、螺旋槳葉片、局部鐓粗的零件、蒙皮、隔框、肋、梁、螺栓和鉚釘等中等強度的結構零件。
 ?、捩V合金:鎂的熔點為651℃,密度僅為1.74g/cm3,比鋁還輕。鎂合金具有較高的比強度和比剛度,并具有高的抗震能力,能承受比鋁及其合金更大的沖擊載荷,切削加工能力優良,經熱處理淬火工藝,易于鑄造和鍛壓,所以在航天航空工業中獲得較大應用。 ⑦鈦及鈦合金:TA7鈦合金 用于制造機匣,壓氣機內環等。TC4、TCl0合金主要用于制造中央翼盒、機翼轉軸、進氣道框架、機身桁條、發動機、壓氣機盤、葉片、壓力容器、儲箱、衛星蒙皮、構架、航天飛機機身、機翼上表面等。
 ?、噫u、鉬、鈮及其合金:鎢、鉬及其合金可作為火箭發動機噴管材料,鈮為航天方面優先選用的熱防護材料和結構材料。
 ?、釓秃喜牧希簭秃喜牧蠌V泛應用于直升機機身、機翼,各種航天器內置結構件,如儀表盤、底盤、儀器殼體等。碳纖維樹脂復合材料和硼纖維樹脂復合材料是制造宇宙飛船、人造衛星殼體的重要材料。
本文參考《金屬工藝基礎與實踐》一書。
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