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粉末冶金材料特殊,航空领域潜力巨大!

返回列表 来源:海博网 浏览:- 发布日期:2016-08-26 11:03:13【

目前商用飞机引擎的重量一般在2000kg到8500kg不等,其中粉末冶金材料占了发动机重量的85%至95%。由于金属其独特的属性组合,包括高强度、高韧性,在热机循环过程中和在发动机运行过程中遇到的严重的氧化性和腐蚀性环境时,表现出的高耐降解性与良好的表面稳定性使之一直占据着主导地位。


粉末冶金材料特殊,飞机引擎方面起作用巨大!

热力学循环决定的气体的温度和压力,因此与发动机相关的每一部分都要找到合适的材料——从前端风扇一直到压缩机、燃烧器和涡轮机。

对于风扇,优先选择具有高韧性的低密度材料来作为桨叶,钛合金和聚合物基体复合材料以及些铝复合材料颇受青睐,有较大生产力。气流通过压缩机后温度上升到700癈,这部分包括钛合金的叶片和圆盘。

在燃烧器部分,高温镍基和钴基合金(具有中等强度,易于加工)已成为该结构主要材料。燃烧过后,气体温度在1400℃到1500℃的范围内,随着它们进入到高压涡轮中,旋转涡轮叶片由此承受发动机中最为剧烈的应力、温度的组合考验。

其中涡轮叶片是最特别的气动热组件,其薄壁且多层的结构驱动着复杂的内部冷却体系。目前,涡轮叶片主要是通过在单晶镍基超耐高温合金基板上,先涂一种抗氧化金属间的粘结涂层,随后以多孔、低电导率的氧化钇稳定的氧化锆面漆作为热障制成。

叶片连接到涡轮机圆盘上,该圆盘由镍基合金的多晶形式构成。圆盘作为发动机中最安全且关键部件之一,往往是由粉末冶金和超塑性锻造成形,最大限度地提高强度和抗疲劳性能。

通过涡轮的热气体提取,气体温度再次下降到低于800℃的中等水平。涡轮后段的旋转和静止部件主要是以多晶铸造的镍基高温合金为主。而对于发动机轴,它必须具有很高的强度和抗疲劳性能,通常是由高强度钢或镍基高温合金组成。

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