鈦工業(yè)需加大航空鈦材的科技創(chuàng)新力度
“一代材料技術(shù),一代航空裝備”是世界航空發(fā)展史的真實(shí)寫照。
鈦合金是航空材料大家族中的重要成員,而發(fā)動(dòng)機(jī)則是航空裝備中起著關(guān)鍵作用的心臟。他對(duì)記者說,鈦的問世極大地促進(jìn)了航空發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展,航空發(fā)動(dòng)機(jī)的需求則強(qiáng)有力的牽引了鈦的發(fā)展。兩者之間誰也離不開誰的相互依賴、相互推動(dòng)的辯證關(guān)系,成就了
鈦與航空發(fā)動(dòng)機(jī)的不解之緣。
隨著社會(huì)進(jìn)步,鈦合金在航空中的應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大。曹春曉介紹,美國(guó)NASA的預(yù)測(cè),到2020年,Ti-Al金屬間化合物在航空發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用量可能達(dá)到20%。除了GE、R.R、CFM等公司已正式在寬體和窄體客機(jī)上的發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用于低壓渦輪葉片外,普惠公司軍用發(fā)動(dòng)機(jī)上也打算應(yīng)用TiAl合金,他們?cè)缫淹瓿蒄119發(fā)動(dòng)機(jī)TiAl合金高壓壓氣機(jī)葉片的試驗(yàn)驗(yàn)證,并開始用于F135發(fā)動(dòng)機(jī)的熱端部件。R.R公司未來推出的新型超扇發(fā)動(dòng)機(jī)(UltraFan)將裝配多級(jí)中壓渦輪,其轉(zhuǎn)動(dòng)件將采用TiAl合金。GE公司還確定用Ti2AlNb合金代替In718合金制造高性能航空發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪盤,以減重35%~45%。
航空發(fā)動(dòng)機(jī)用550℃及以上的耐熱鈦合金體系基礎(chǔ)研究不足、工程化進(jìn)展緩慢,制約了耐熱鈦合金在新型號(hào)航空動(dòng)力系統(tǒng)的裝機(jī)應(yīng)用;船舶及海洋工程用鈦合金尚未建立完善的鈦合金材料應(yīng)用體系,目前國(guó)內(nèi)
鈦合金牌號(hào)過于繁雜,現(xiàn)有性能數(shù)據(jù)積累無法有的放矢為設(shè)計(jì)部門提供選材依據(jù);短流程、低成本的高性能鈦合金棒材及鍛件工程化制備技術(shù)研究不足;現(xiàn)有鈦合金技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(國(guó)標(biāo)、國(guó)軍標(biāo))無法滿足新合金牌號(hào)和當(dāng)前應(yīng)用的需求;原材料質(zhì)量穩(wěn)定性、鈦合金鑄錠熔煉用中間合金的成分均勻性和批次穩(wěn)定性差,國(guó)內(nèi)多元中間合金的開發(fā)、制備能力薄弱。
針對(duì)上述行業(yè)急需解決的問題,還需加大科技創(chuàng)新力度,提高海綿鈦的穩(wěn)定性和零級(jí)品率,提高先進(jìn)鈦合金及其加工技術(shù),攻克鈦及其合金加工材性能均勻性、穩(wěn)定性、批量一致性的技術(shù)難題,促進(jìn)鈦加工材產(chǎn)品性能全面升級(jí),從而實(shí)現(xiàn)由規(guī)模擴(kuò)張的粗獷式增長(zhǎng)向提升品質(zhì)和技術(shù)含量的內(nèi)涵增長(zhǎng)的模式轉(zhuǎn)變,以滿足在航空航天、醫(yī)療和船舶等領(lǐng)域?qū)Ω咝阅茆伈牡男枨?。我?guó)在Ti-Al金屬間化合物的基礎(chǔ)研究、預(yù)先研究和應(yīng)用研究方面已取得很重要的進(jìn)展,中科院金屬所、北京航空材料研究院等都已取得初步成果,相信未來一定能為我國(guó)自主研發(fā)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)作出重要貢獻(xiàn)。