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      航空領域
      發布者:隆繼集團(Longji Group)發布時間:2020-06-29 21:08
      金屬材料是航天航空領域應用最為廣泛的材料。高性能金屬材料對航天航空技術的發展起著至關重要的作用。目前航天航空用高性能金屬材料主要有以下幾種。
       
        (1)鋁合金。鋁合金具有比模量與比強度高、耐腐蝕性能好、加工性能好、成本低廉等突出優點,因此被認為是航空航天工業中用量最大的金屬結構材料。例如,據美國宇航局研究,Al-Li合金因具有更好的抗多向撞擊性能,比復合材料更適合用于建造“獵戶座”的乘員艙。鋁合金主要用作航空航天結構的承載結構,包括艙體結構、承載壁板、梁、儀器安裝框架、燃料儲箱等。
       
        (2)鈦合金。與鋁、鎂、鋼等金屬材料相比,鈦合金具有比強度很高、抗腐蝕性能良好、抗疲勞性能良好、熱導率和線膨脹系數小等優點,可以在350~450℃以下長期使用,低溫可使用到-196℃。鈦合金在航空工業中的用量正在迅速增長。航空發動機的壓氣機葉片、機匣以及機體主承力構件普遍采用鈦合金制造。F22戰斗機是廣泛采用鈦合金制造主承力結構的典型代表,其鈦合金用量達41%。阿波羅宇宙飛船雙人艙及密閉艙翼梁及肋由Ti-5Al-2.5Sn合金制造,襯里則由純鈦制造;阿波羅火箭用的儲壓器、后噴嘴由具有低含氧量的Ti-6Al-4V合金板組成。Ti-6Al-4V合金也已廣泛用于上升段火箭發動機殼體。
       
        (3)高溫合金。用于航天領域的高溫合金中以鎳基高溫合金應用最為廣泛,常用做航天發動機渦輪盤和葉片的材料。盡管近年來金屬間化合物的發展較快,但是鎳基高溫合金仍然以成形性好,可靠性高等優異性能作為航空發動機渦輪盤及渦輪葉片的首選材料。例如,為F22制造的發動機仍然采用可靠的Inconel718制造渦輪盤和渦輪葉片。近期剛結束地面試驗的美國超燃沖壓發動機大量采用了Inconel625合金來制造進氣道壁板等氣流通道部件。在國內,高溫合金材料用于“神舟”號火箭發動機的整體渦輪轉子和推進艙以及火箭噴射器等處。
       
        (3)超高強度鋼。超高強度鋼具有很高的抗拉強度和足夠的韌性,并且有良好的焊接性和成形性。超高強度鋼在火箭上主要用于發動機殼體、發動機噴管和各級助推器等,特別是作為大型固體燃料推進火箭發動機殼體。超高強度鋼高壓氣瓶是航天工程中的重要部件。此外,超高強度鋼還用于飛機起落架。
       
        (4)金屬間化合物。金屬間化合物由于具有優于高溫合金的耐熱性、高的比強度、導熱性和抗氧化性,以及具有優于陶瓷材料的韌性和良好的熱加工性而受到廣泛關注。已開發的Ni3Al商業牌號有美國的IC-50,IC-218和IC-221M等。IC-221M合金已被選為替代Ni基高溫合金制造柴油機增壓器,以改善其疲勞壽命和降低成本。我國北京航空材料研究院自主開發的Ni3Al基的IC-6合金已應用于渦輪發動機,以提高發動機的工作溫度。