Застосування титанового сплаву в авіаційних двигунах
Двигун є серцем літака. Обертові частини, такі як вентилятор двигуна, диск компресора високого тиску та лопаті, не тільки повинні витримувати велике навантаження, але також повинні мати певний ступінь термостійкості. Такі робочі умови занадто жаркі для алюмінію та занадто щільні для сталі. Титан - найкращий вибір. Титан має хорошу стійкість до високих температур, стійкість до повзучості та стійкість до окислення при температурах 300 ~ 650 градусів. При цьому важливим показником ефективності роботи двигуна є тяговооруженість, яка є відношенням тяги, створюваної двигуном, до його маси. Найдавніші двигуни мали відношення тяги до ваги 2:3, але зараз воно може досягати 10. Чим вище відношення тяги до ваги, тим краща продуктивність двигуна. Використання титанового сплаву замість оригінального високотемпературного сплаву на основі нікелю може зменшити масу двигуна та значно покращити співвідношення тяги до ваги двигуна літака. Титан все частіше використовується в авіаційних двигунах. У передових іноземних аерокосмічних двигунах кількість жаростійкого титанового сплаву становить від 25% до 40% від загальної маси двигуна. Наприклад, вміст титанового сплаву в двигуні F100 третього покоління становить 25%, а в двигуні F119 четвертого покоління - 40%.
Компоненти авіаційних двигунів вимагають, щоб титанові сплави мали хорошу миттєву міцність, термостійкість, тривалу міцність, стійкість до високотемпературної повзучості та структурну стабільність від кімнатної температури до високих температур. Хоча титанові сплави -типу та близького до - -титану мають високу міцність на розрив від кімнатної температури до приблизно 300 градусів, опір повзучості та термостійкість сплавів різко знижуються при вищих температурах, тому титанові сплави типу -рідкісні. використовується. Використовується в авіаційних двигунах. Титанові сплави альфа-типу та близького до- -типа мають хороші властивості повзучості, довговічність і зварюваність, а також придатні для використання в середовищах з високими температурами.
Титановий сплав має не тільки хороші властивості гарячої обробки, але також має хороші комплексні властивості в середовищах середньої та високої температури. Тому титанові сплави -типу, ближнього- -типу та - -титану широко використовуються в аерокосмічних двигунах.
В даний час максимальна робоча температура високотемпературних титанових сплавів, які використовуються в аерокосмічних двигунах, була збільшена з 350 градусів до 600 градусів, що може задовольнити матеріальні потреби передових двигунів. Після півстоліття зусиль дослідників титанових сплавів у всьому світі Ti811 (Ti-8Al-1Mo-1V), Ti-6Al-2Zr -1Mo-1V, Ti-2.25Al-11Sn-5Zr-1Mo-0.25Si, Ti{{ 18}}.25Al-11Sn-5Zr, Ti-6Al-1.5Cr-2.5Mo-0.5Fe{{29} }.3Si, Ti-5Al-4Mo-4Cr-2Sn-2Zr, Ti-6Al-2Sn{ {38}}Zr-6Mo, Ti-6.2Al- 2.8Mo-2Nb-2Sn-2.1Zr{{48} }.3Cr, Ti-6Al-2.75Sn-4Zr-4Mo-0.45Si, Ti-5.8Al{{59} }Sn -3.5 Zr-0.7Nb-0.5Mo-0.35Si-0.06C) тощо сплав.
Сплав Ti811 (Ti-8Al-1Mo-1V) має такі переваги, як низька щільність, високий модуль пружності, відмінні показники гасіння вібрації, хороша термічна стабільність, хороші характеристики зварювання та хороша формувальність . Його питома жорсткість найвища серед усіх промислових титанових сплавів. з. Чжао Юнцін та ін. Ми провели поглиблене дослідження термічної стабільності та характеристик високотемпературної втоми сплаву Ti811, а також вивчили вплив мікроструктури та стану поверхні зразка на характеристики термічної стабільності сплаву Ti811. Результати показують, що сплав Ti811 з рівновісною структурою та подвійною структурою має хорошу термічну стабільність; наявність голчастої структури знижує термічну стабільність сплаву Ti811. Крім того, дослідження показали, що при нагріванні сплаву Ti811 до 425 градусів поверхневий оксидний шар і час витримки не мають істотного впливу на термічну стабільність сплаву.
При високих температурах 350 градусів і 500 градусів чутливість сплаву Ti811 до втоми до фретингу зростає зі збільшенням температури. Повзучість є важливим фактором, що впливає на руйнування FF сплаву Ti811 при високих температурах. Зміна амплітуди переміщення впливає на втому. Роль і механізм стресових факторів і зношування в процесі ФФ.
Зараз практичними жаростійкими титановими сплавами є Ti1100 та IMI834, які використовуються в двигунах, модифікованих EJ2000 та 55-712 відповідно. У зв'язку з аваріями, пов'язаними з «титановою пожежею», все більше уваги привертають вогнестійкі титанові сплави. У США, Росії та інших країнах розроблені нові титанові сплави з хорошими вогнезахисними властивостями. Alloy C — це високоміцний вогнестійкий титановий сплав, розроблений компанією Pratt & Whitney у Сполучених Штатах. Він використовувався як компонент векторної форсунки для двигуна F119. Номінальний склад сплаву Ti-35V-15Cr (масова частка, %), сплав містить велику кількість дорогого металу ванадію. , у поєднанні з тим фактом, що процес гарячої деформації злитків зі сплаву Alloy-C вимагає використання спеціального обладнання, що ще більше підвищує ціну матеріалу. Росія провела дослідження недорогих сплавів Ti-Cu та повідомила про сплави BT25 та BT36. Китайські науковці зробили систематичний підсумок і відповідну оцінку ранніх досліджень титанових сплавів для двигунів.
