航天飞行器在超高温、超低温、高真空、高应力、强腐蚀等极端条件下作业,除了依靠优 秀的结构设计之外,还有赖于资料所具有的优异特性和功能。钛合金将航天产品所需的特质集于一身而被誉为“宇宙金属”、“空间金属”。钛合金以其强度高、机械性能及抗蚀性杰出而成为飞机及发动机抱负的制作资料,但由于其切削加工性差,长期以来在很大程度上限制了它的运用。随着加工工艺技术的开展,近年来,钛合金已广泛运用于飞机发动机的压气机段、发动机罩、排气装置等零件的制作以及飞机的大梁隔框等结构结构件的制作。
钛合金相对一般合金钢具有以下长处:比强变高:钛合金密度只要4.5g/cm3,比铁小得多,而其强度与普通碳钢附近。机械性能好:钛合金熔点为1660℃,比铁高,具有较高的热强度,可在550℃以下作业,一起在低温下通常显示出较好的耐性。抗蚀性好:在550℃以下钛合金外表易形成细密的氧化膜,故不容易被进一步氧化,对大气、海水、蒸汽以及一些酸、碱、盐介质均有较高的抗蚀才能。
高温钛合金:超声巡航弹、高超声速巡航弹、可重复运用运载器,以及亚轨道重复运用跨大气层飞行器的研讨和开展,要求钛合金有必要能在600℃及以上的高温下运用,这就要求钛合金有必要具有优异的耐高温性能。国际上第 一个高温钛合金是美国研发的Ti6Al4V,可在300~350℃下运用。Ti6Al4V合金兼具α+β两相特征,在航天领域得到广泛运用。为最 大限度发挥Al固溶热强化作用,钛合金中还加入了Sn、Zr、Mo和Si等元素,相继开发了运用温度为450℃的IMI679、Ti6242等合金,运用温度为500℃的IMI685、Ti6242S等合金,运用温度为550~600℃的IMI834、Ti1100、BT36等合金。
低温钛合金:随着空间技术迅速开展,钛合金在低温和极低温环境下的运用增多,低温钛合金的研发显得极为重要。经研讨发现,经过下降H、O、N等空隙元素,以及Al的含量可改进钛合金的低温性能,使其能在20K温度环境下长期运用。
高强韧钛合金:目前这方面比较成功的比如是美国所研发的α+β两相高强高韧钛合金Ti62222S,该资料具有杰出的强度与塑性的配合,室温断裂强度和屈从强度分别大于1300MPa和1200MPa,而且其高温性能也很好。此外,Ti62222S还具有较高的断裂耐性和损害容限,与合金Ti6Al4V适当的疲劳裂纹扩展速率以及优于合金Ti6Al4V的弹性模量和超塑成形性,能够代替Ti6Al4V。
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