Flygtillverkning är det mest koncentrerade högteknologiska området och tillhör avancerad tillverkningsteknik. Till exempel F119-motorn utvecklad av Pratt & Whitney i USA, F120-motorn från General Electric Company, M88-2-motorn från SNECMA Company i Frankrike och EJ200-motorn som utvecklats gemensamt av Storbritannien, Tyskland , Italien och Spanien. Det är värt att nämna att dessa flygmotorer som representerar världens mest avancerade nivå har ett gemensamt drag av att använda nya material, nya processer och ny teknologi. De sju nya materialen som används introduceras enligt följande:
1
Kol/Kolkomposit
Vad är kol/kolkompositer? Det är ett kolmatriskompositmaterial förstärkt av kolfiber och dess tyg, med låg densitet (<2.0g/cm3), high strength, high specific modulus, high thermal conductivity, low expansion coefficient, good friction performance, and good thermal shock resistance , high dimensional stability, etc., especially the few candidate materials used above 1650 °C, the highest theoretical temperature is as high as 2600 °C, so it is considered to be one of the most promising high-temperature materials in the world.
Även om kol/kol-kompositer har många utmärkta högtemperaturegenskaper, genomgår de oxidationsreaktioner i en aerob miljö med en temperatur högre än 400 grader, vilket resulterar i en kraftig minskning av materialets egenskaper. Därför måste användningen av kol/kol-kompositer i aeroba miljöer med hög temperatur ha oxidationsskyddsåtgärder. Oxidationsskyddet för kol/kol-kompositer sker huvudsakligen genom följande två sätt, det vill säga matrismodifiering och passivering av ytaktiva punkter kan användas för att skydda kol/kol-kompositer vid lägre temperaturer; när temperaturen ökar, måste beläggningsmetoden användas för att isolera kol/kol-kompositmaterialet från direkt kontakt med syre, för att uppnå syftet med oxidationsskydd. För närvarande är metoden för beläggning den mest använda metoden. Med den kontinuerliga utvecklingen av vetenskap och teknik, är det mer och mer beroende av den ultrahöga temperaturen hos kol/kolkompositmaterial, och den enda möjliga lösningen för oxidationsskydd under ultrahöga temperaturer kan bara vara beläggningsskydd. .
Värt att nämna är att C/C-baserade kompositmaterial är ett nytt material med högre temperaturbeständighet som har fått mest uppmärksamhet i världen de senaste åren. Eftersom endast C/C-kompositmaterial anses vara de enda efterföljande materialen för turbinrotorblad med ett dragkraft-till-viktförhållande på mer än 20 och en motorinloppstemperatur på 1930-2227 grader. Det högsta strategiska målet som eftersträvas av avancerade industriländer.
Det så kallade C/C-baserade kompositmaterialet är ett kolfiberförstärkt kolbaskompositmaterial, som kombinerar kolets eldfasta egenskaper med kolfiberns höga hållfasthet och höga styvhet, vilket gör det icke-sprött. Eftersom C/C-baserade kompositmaterial har låg vikt, hög hållfasthet, överlägsen värmestabilitet och utmärkt värmeledningsförmåga, är de de mest idealiska högtemperaturbeständiga materialen idag, särskilt i högtemperaturmiljöer på 1000-1300 grader C Inte nog med att styrkan inte minskade, utan den kunde öka. Speciellt när den är under 1650 grader, bibehåller den fortfarande styrkan och graciteten vid rumstemperatur. Därför har C/C-baserade kompositer stor utvecklingspotential inom flygtillverkning.
Det är värt att nämna att ett av huvudproblemen med C/C-baserade kompositmaterial vid användning av flygmotorer är dålig oxidationsbeständighet. Därför, under de senaste åren, har USA antagit en rad tekniska åtgärder för att lösa detta problem, och gradvis tillämpas på den nya motorn. Till exempel har det bakre munstycket på efterbrännaren på den amerikanska F119-motorn, munstycket och förbränningskammarmunstycket på F100-motorn och vissa delar av förbränningskammaren på F120-verifieringsmaskinen gjorts av C/C-baserade kompositmaterial. Ett annat exempel är den franska M88-2-motorn, och efterbrännarens bränsleinsprutningsstav, värmesköld och munstycke på Mirage 2000-motorn använder också C/C-baserade kompositmaterial.
2
Nytt material av ultrahöghållfast stål
Vad är Ultra High Strength Steel? I mitten-1940 utvecklade USA Cr-Mo-stål (AISI4130) och Cr-Ni-Mo-stål (AISI 4340). Efter härdning och anlöpning vid låg temperatur var draghållfastheterna 170 respektive 190 kgf/mm2. I början av 1950-talet sattes Si och V till AISI 4340 stål för att göra 300M med en draghållfasthet på 190~210kgf/mm2. 1960 tillverkade International Nickel Company maråldrat stål med en draghållfasthet på cirka 180 kgf/mm2, brottseghet upp till 390 kgf/mm. På 1970-talet minskade USA C och ökade Si på basis av 300M, förbättrade segheten och utvecklades till HP310-stål; på basis av maråldrat stål utvecklades det till AF1410-stål, med en draghållfasthet på 170 kgf/mm2 och en brottseghet på 400 kgf/mm2 mm.
bild
Det är värt att notera att ultrahöghållfast stål måste ha hög draghållfasthet och bibehålla tillräcklig seghet. Det kräver också en stor specifik hållfasthet (förhållande mellan hållfasthet och densitet) och ett högt sträckningsförhållande (σs/σb) för att minska vikten av komponenten, och måste ha god svetsbarhet och formbarhet och andra processegenskaper. Ultrahöghållfast stål ställer mycket höga krav på metallurgisk kvalitet och smälts ofta genom elektrisk ljusbågsugn och elektroslaggomsmältning. Ståltyper som kräver hög renhet smälts oftast i vakuuminduktionsugnar eller vakuumförbrukbara ljusbågsugnar. Medel- och låglegerade ultrahöghållfasta stål bör förhindras från avkolning under värmebehandling; Maråldrande stål och nederbördshärdande rostfria stål kan solid-lösningsbehandlas i vanliga värmeugnar. Skyddsgassvetsning eller argon-volframbågsvetsning måste användas för svetsning. Vissa låglegerade ultrahöghållfasta stål med hög kolhalt (cirka 0,4 procent ) bör avspänningsglödga omedelbart efter svetsning.
Det är värt att nämna att ultrahöghållfast stål används som material för landningsställ på flygplan. Till exempel är landningsstället som används i andra generationens flygplan tillverkat av 30CrMnSiNi2A stål med en draghållfasthet på 1700MPa. Denna typ av landningsställ har en kort livslängd på cirka 2000 flygtimmar.
Ett annat exempel är att utformningen av tredje generationens stridsflygplan kräver att landningsställets livslängd överstiger 5,000 flygtimmar. Samtidigt, på grund av ökningen av luftburen utrustning, minskar viktkoefficienten för flygplanets struktur, och högre krav ställs på valet av landningsställsmaterial och tillverkningsteknik. Både USA och våra tredje generationens jaktplan använder 300M stål (draghållfasthet 1950MPa) tillverkningsteknik för landningsställ.
Faktum är att förbättringen av materialapplikationsteknologin främjar ytterligare förlängning av landningsställets livslängd och utökad anpassningsförmåga. Till exempel antar landningsstället på det europeiska Airbus A380-flygplanet superstor integrerad smidesteknik, ny atmosfärskyddsvärmebehandlingsteknik och höghastighetsflamsprutningsteknik, så att landningsställets livslängd kan uppfylla designkraven. Därför säkerställde introduktionen av nya material och tillverkningstekniker utbytet av flygplan.
bild
Som vi alla vet ställer den långlivade designen av flygplan i en korrosionsbeständig miljö högre krav på material. Till exempel har AerMet100-stål samma hållfasthetsnivå som 300M-stål, men dess allmänna korrosionsbeständighet och spänningskorrosionsbeständighet är betydligt bättre än 300M-stål. Tekniken för tillverkning av matchande landningsställ har tillämpats på avancerade flygplan som F/A-18E/F, F-22 och F-35. Högre hållfasthet Aermet310-stål har lägre brottseghet och utvecklas och förbättras kontinuerligt. Spricktillväxthastigheten hos det skadetoleranta ultrahöghållfasta stålet AF1410 är extremt långsam, vilket kan användas som kopplingen till ställdonet på vingen på B-1-flygplanet, som är 10,6 procent lättare än Ti -6Al-4V, med en 60-procentig ökning av bearbetningsprestanda och en 30,3-procentig kostnadsminskning . Till exempel är mängden höghållfast rostfritt stål som används i ryska Smig-1.42 så hög som 30 procent . PH13-8Mo är det enda höghållfasta martensitiska nederbördshärdande rostfria stålet som ofta används som korrosionsbeständiga komponenter. Ultrahöghållfasta växlar (lager) stål har också utvecklats internationellt, såsom CSS-42L, Gearmet C69, etc., och har använts i motorer, helikoptrar och flyg.
3
Högtemperatur legeringsmaterial
Vad är superlegeringsmaterial? Högtemperaturlegeringar är faktiskt indelade i tre typer av material: 760 graders högtemperaturmaterial, 1200 graders högtemperaturmaterial och 1500 graders högtemperaturmaterial, med en draghållfasthet på 800MPa. Med andra ord hänvisar det till högtemperaturmetallmaterial som arbetar under lång tid under 760-1500 grader och vissa stressförhållanden. Dess viktiga egenskaper: den har utmärkt högtemperaturhållfasthet, god oxidationsbeständighet och termisk korrosionsbeständighet, god utmattningsprestanda, brottseghet och andra omfattande egenskaper, och har blivit ett oersättligt nyckelmaterial för de varma delarna av gasturbinmotorer för militära och civila. använda över hela världen.
760 graders högtemperaturmaterial Sedan slutet av 1930-talet började Storbritannien, Tyskland, USA och andra länder studera superlegeringar. Under andra världskriget, för att möta behoven hos nya flygmotorer, gick forskningen och användningen av superlegeringar in i en period av snabb utveckling. I början av 1940-talet lade Storbritannien först en liten mängd aluminium och titan till 80Ni-20Cr-legeringen för att bilda en 'fas (gamma prime) för förstärkning, och utvecklade den första nickelbaserade legeringen med hög hög -temperaturstyrka. Under denna period, för att möta behoven för utvecklingen av turboladdare för kolvmotorer, började USA använda Vitallium-koboltbaserade legeringar för att tillverka blad.
bild
Det är värt att nämna att USA även har utvecklat Inconel nickelbaserade legeringar för att göra förbränningskammare för jetmotorer. Senare, för att ytterligare förbättra högtemperaturhållfastheten hos legeringen, lade metallurger till element som volfram, molybden och kobolt till den nickelbaserade legeringen för att öka innehållet av aluminium och titan, och utvecklade en serie legeringar, t.ex. som "Nimonic" i Storbritannien och "Nimonic" i USA. "Mar-M" och "IN", etc.; tillsats av nickel, volfram och andra element till de koboltbaserade legeringarna för att utveckla en mängd olika högtemperaturlegeringar, såsom X-45, HA-188, FSX-414, etc. Pga. bristen på koboltresurser är utvecklingen av koboltbaserade superlegeringar begränsad.
På 1940-talet utvecklades även järnbaserade superlegeringar. På 1950-talet kom kvaliteter som A-286 och Incoloy901, men på grund av dålig högtemperaturstabilitet gick utvecklingen långsamt. Det före detta Sovjetunionen började tillverka nickelbaserade superlegeringar av märket "ЭИ" 1950 och producerade senare "ЭП"-serien av deformerade superlegeringar och ЖС-serien av gjutna superlegeringar. På 1970-talet antog USA också en ny produktionsprocess för att tillverka riktade kristallisationsblad och pulvermetallurgiturbinskivor, och utvecklade högtemperaturlegeringskomponenter som enkristallblad för att möta behoven av den kontinuerliga ökningen av inloppstemperaturen för flygplan. -motorturbiner.
Superlegeringar har utvecklats för att möta de mycket krävande kraven från jetmotorer på material, och har blivit ett oersättligt nyckelmaterial för militära och civila gasturbinmotorers varma komponenter. I avancerade flygmotorer har andelen högtemperaturlegeringar nått mer än 50 procent.
Utvecklingen av högtemperaturlegeringar är nära relaterad till flygmotorernas tekniska framsteg, särskilt turbinskivan, turbinbladsmaterialet och tillverkningsprocessen för motorns heta delar är viktiga symboler för motorutveckling. På grund av de höga kraven på materialets höga temperaturbeständighet och spänningsbärande förmåga, utvecklades den Ni3 (Al, Ti)-förstärkta Nimonic80-legeringen i början av Storbritannien, som användes som material för turbinbladet på turbojetmotor. Dessutom utvecklades legeringen i Nimonic-serien kontinuerligt. USA har utvecklat dispersionsförstärkta nickelbaserade legeringar som innehåller aluminium och titan, såsom legeringsserierna Inconel, Mar-M och Udmit som utvecklats av det berömda Pratt & Whitney Company, GE Company respektive Special Metals Company.
bild
I utvecklingsprocessen av superlegeringar spelar tillverkningsprocessen en stor roll för att främja utvecklingen av legeringar. På grund av uppkomsten av vakuumsmältningsteknologi har avlägsnandet av skadliga föroreningar och gaser i legeringar, särskilt den exakta kontrollen av legeringssammansättningen, kontinuerligt förbättrat superlegeringsprestanda. I synnerhet har den framgångsrika forskningen av ny teknik som riktad stelning, enkristalltillväxt, pulvermetallurgi, mekanisk legering, keramisk kärna, keramisk filtrering och isotermisk smide främjat den snabba utvecklingen av superlegeringar. Bland dem är den riktade stelningstekniken den mest framträdande. Riktnings- och enkristalllegeringen som produceras av den riktade stelningsprocessen har en driftstemperatur nära 90 procent av den initiala smältpunkten. Därför använder avancerade flygmotorblad runt om i världen riktade enkristalllegeringar för att tillverka turbinblad. Ur ett globalt perspektiv har nickelbaserade gjutna superlegeringar bildat likaxliga kristaller, riktat stelnade kolumnkristaller och enkristalllegeringssystem. Pulver-superlegeringar har också utvecklats från den första generationen av 650 grader till 750 grader, 850 graders pulverturbinskivor och pulverskivor med dubbla prestanda för dessa avancerade högpresterande motorer.
4
keramiska matriskompositer
Vad är keramiska matriskompositer? Det är en typ av kompositmaterial som använder keramik som matris och olika fibrer. Den keramiska matrisen kan vara högtemperaturstrukturkeramer såsom kiselnitrid och kiselkarbid. Dessa avancerade keramer har utmärkta egenskaper som hög temperaturbeständighet, hög hållfasthet och styvhet, relativt låg vikt och korrosionsbeständighet. Den dödliga svagheten är att de är sköra. När de är under stress kommer de att spricka eller till och med gå sönder för att orsaka materialfel. Användningen av höghållfast, högelastisk fiber och matriskomposit är en effektiv metod för att förbättra segheten och tillförlitligheten hos keramer. Fibrer kan förhindra att sprickor expanderar, vilket ger fiberförstärkta keramiska matriskompositer med utmärkt seghet.
bild
Keramiska matriskompositer har använts som munstycken för flytande raketmotorer, missilradomer, noskoner för rymdfärjor, bromsskivor för flygplan och avancerade bilbromsskivor, etc., och har blivit en viktig gren av nya högteknologiska material.
Eftersom keramiska material har utmärkt slitstyrka, hög hårdhet och god korrosionsbeständighet, har de använts i stor utsträckning. Den största nackdelen med keramik är dock att de är spröda och känsliga för sprickor och porer. Sedan 1980-talet har keramiska matriskompositer som erhållits genom att lägga till partiklar, whiskers och fibrer till keramiska material avsevärt förbättrat keramernas seghet.
Keramiska matriskompositer har hög hållfasthet, hög modul, låg densitet, hög temperaturbeständighet, slitstyrka och korrosionsbeständighet, och god seghet, och har använts i höghastighetsskärverktyg och förbränningsmotorkomponenter. Utvecklingen av denna typ av material är dock relativt sent, och dess potential har ännu inte utvecklats ytterligare. Forskningens fokus är att tillämpa den på material med hög temperatur och slitstarka och korrosionsbeständiga material, såsom förbättrade turbiner för högeffekts förbränningsmotorer, termiska komponenter för flygfordon och fordonsmotorer istället för metaller, petrokemiska behållare , avfallsförbränningsutrustning m.m.
När det kommer till keramik tänker man naturligtvis på dess sprödhet. För mer än tio år sedan, om den användes som en bärande del inom ingenjörsbranschen, var det omöjligt för någon att acceptera det. Hittills, när det gäller keramiska kompositmaterial, kanske vissa människor inte är tydliga och tror att keramik och metall ursprungligen är två irrelevanta material. Men eftersom människor på ett skickligt sätt kombinerade keramik och metaller, har människors koncept för detta material genomgått en grundläggande förändring, vilket är keramiska matriskompositer.
Keramiskt matriskompositmaterial är ett mycket lovande nytt strukturmaterial inom flygindustrin, särskilt vid tillämpning av flygmotortillverkning, det visar alltmer sin unika karaktär. Förutom fördelarna med låg vikt och hög hårdhet har keramiska matriskompositer också utmärkt högtemperaturbeständighet och högtemperaturkorrosionsbeständighet. För närvarande har keramiska matriskompositer överträffat värmebeständiga metallmaterial när det gäller hög temperaturbeständighet och har goda mekaniska egenskaper och kemisk stabilitet. De är idealiska och utmärkta material för områden med hög temperatur i högpresterande turbinmotorer.
bild
Länder runt om i världen fokuserar på forskning om kiselnitrid och kiselkarbidförstärkt keramik för att möta materialkraven för nästa generation av avancerade motorer
material, och har gjort stora framsteg, särskilt i moderna flygmotorer. Till exempel är F120-motorn i den amerikanska verifieringsmaskinen, dess högtrycksturbintätningsanordning och vissa högtemperaturdelar i förbränningskammaren alla gjorda av keramiska material. Som ett annat exempel använder förbränningskammaren och munstycket på den franska M88-2-motorn också keramiska matriskompositer.
5
Nya material av intermetalliska föreningar
Vad är intermetalliska föreningar? Föreningar av metaller och metaller eller metaller och metalloider (såsom H, B, N, S, P, C, Si, etc.). Atomerna i de två metallerna kombineras i en viss proportion för att bilda en legeringskomposition som skiljer sig från de ursprungliga två kristallgittren. Intermetalliska föreningar är nya typer av material som har fått stor uppmärksamhet.
bild
Faktum är att utvecklingen av flygmotorer med hög prestanda och högt dragkraft-till-viktförhållande har främjat utvecklingen och tillämpningen av intermetalliska föreningar. Intermetalliska föreningar är i allmänhet föreningar som består av binära, ternära eller multi-element metallelement. Intermetalliska föreningar har stor potential i högtemperaturstrukturella tillämpningar. Den har hög servicetemperatur, specifik hållfasthet, värmeledningsförmåga, och speciellt vid hög temperatur har den också bra oxidationsbeständighet, korrosionsbeständighet och hög kryphållfasthet. . Dessutom, eftersom den intermetalliska föreningen är ett nytt material mellan superlegeringen och det keramiska materialet, fyller det gapet mellan de två materialen, så det blir ett av de idealiska materialen för högtemperaturkomponenter i flygmotorer.
I den globala flygmotorstrukturen är forskning och utveckling främst inriktad på intermetalliska föreningar som titan-aluminium och nickel-aluminium. Dessa titan-aluminiumföreningar har i princip samma densitet som titan, men har en högre driftstemperatur. Till exempel är driftstemperaturerna för TiAl 816 grader respektive 982 grader. Den intermetalliska föreningen har en stark bindning mellan atomer och en komplex kristallstruktur, vilket gör den svår att deformera, och den är hård och spröd vid rumstemperatur. Efter år av experimentell forskning har en ny typ av legering med hög temperaturhållfasthet, rumstemperatur plasticitet och seghet framgångsrikt utvecklats, och den har installerats och använts, och effekten är mycket bra. Till exempel använder den högpresterande F119-motorn i USA intermetalliska föreningar i höljet och turbinskivorna, och kompressorbladen och skivorna på verifieringsmaskinen F120-motorn använder nya titan-aluminium-intermetalliska föreningar.
6
hartsmatriskompositer
Vad är hartsmatriskompositer? Det är ett fiberförstärkt material baserat på en organisk polymer, vanligtvis med fiberförstärkningar som glasfiber, kolfiber, basaltfiber eller aramidfiber. Hartsbaserade kompositmaterial används i stor utsträckning inom flyg-, bil- och marinindustrier.
bild
Hartsmatrisen av kompositmaterial är huvudsakligen värmehärdande harts. Redan på 1940-talet användes glasfiberarmerad plast som radomer på stridsflygplan och bombplan. På 1960-talet använde USA borfiberförstärkt epoxiharts som roder, horisontella stabilisatorer, vingbakkanter, roderdörrar etc. på militärflygplan som F-4 och F-111. När det gäller missiltillverkning, i slutet av 1950-talet, använde höljet till andra stegets solida raketmotor av den amerikanska medeldistansubåtsmissilen "Polaris A-2" glasfiberförstärkta epoxihartslindningsdelar, som är bättre än stålhöljen. 27 procent lättare; senare användes högpresterande glasfiber istället för vanliga glasfiber för att tillverka "Polaris A-3", vilket gjorde skalets vikt 50 procent lättare än stålskalets vikt, så att intervallet "Polaris A{{ 12}}" missil ändrades från 2700 tusen meter ökad till 4500 km. På 1970-talet användes aramidfiber istället för glasfiber för att förstärka epoxiharts, och hållfastheten förbättrades avsevärt samtidigt som vikten minskade. Kolfiberförstärkta epoxihartskompositer används ofta i flygplan, missiler, satelliter och andra strukturer.
Forskningen om tillämpningen av hartsbaserade kompositmaterial i flygturbofläktmotorer började på 1950-talet. Efter mer än 60 års utveckling har GE, PW, RR, MTU, SNECMA och andra företag investerat mycket energi i forskning och utveckling av hartsbaserade kompositmaterial och uppnått Stora framsteg har gjorts, och dess konstruktion har har tillämpats på aktiva flygturbofläktmotorer, och det finns en tendens att utöka dess tillämpning ytterligare.
Driftstemperaturen för hartsmatriskompositer överstiger i allmänhet inte 350 grader. Därför används hartsmatriskompositer huvudsakligen i den kalla delen av flygmotorer.
7
metallmatriskompositer
Vad är metallmatriskompositer? Det är ett kompositmaterial som är artificiellt kombinerat med metall och dess legering som matris och en eller flera metall- eller icke-metallförstärkningar. De flesta av dess förstärkningsmaterial är oorganiska icke-metaller, såsom keramik, kol, grafit och bor, etc., och metalltrådar kan också användas. Tillsammans med polymermatriskompositer, keramiska matriskompositer och kol/kolkompositer bildar den ett modernt kompositsystem.
bild
Egenskaperna hos metallmatriskompositmaterial: när det gäller mekanik har de hög tvär- och skjuvhållfasthet, goda omfattande mekaniska egenskaper såsom seghet och utmattning, och har även värmeledningsförmåga, elektrisk ledningsförmåga, slitstyrka, liten värmeutvidgningskoefficient, bra dämpning , ingen fuktabsorption och ingen korrosionsbeständighet. Fördelar som åldrande och ingen förorening. Till exempel är den specifika styrkan hos kolfiberförstärkta aluminiumkompositmaterial 3 ~ 4 × 107 mm, och den specifika modulen är 6 ~ 8 × 109 mm. Till exempel kan den specifika modulen för grafitfiberförstärkt magnesium nå 1,5 × 1010 mm, och dess termiska expansionskoefficient är nästan noll.
Det är värt att nämna att jämfört med hartsbaserade kompositmaterial har metallbaserade kompositmaterial god seghet, absorberar inte fukt och tål relativt höga temperaturer. De förstärkande fibrerna i metallmatriskompositer inkluderar metallfibrer, såsom rostfritt stål, volfram, bly, nickel-aluminium-intermetalliska föreningar, etc.; keramiska fibrer, såsom aluminiumoxid, kiseloxid, kol, bor, kiselkarbid, etc.
Matrismaterialen i metallmatriskompositer inkluderar aluminium, aluminiumlegeringar, magnesium, Chin och Chin-legeringar, värmebeständiga legeringar, diamantlegeringar, etc. Bland dem är kompositmaterial baserade på aluminiumlegeringar, aluminiumlegeringar och järnlegeringar för närvarande de viktigaste valen . Till exempel kan SiC-fiberförstärkta matriskompositer av haklegering användas för att tillverka kompressorblad. Kolfiber- eller aluminiumoxidfiberförstärkta magnesium- eller magnesiumlegeringsmatriskompositer kan användas för att tillverka turbofläktblad. Ett annat exempel är att nickel-krom-aluminium-iridiumfiberförstärkta nickelbaserade legeringsmatriskompositer kan användas för att tillverka tätningselement för turbiner och kompressorer.
Dessutom är fläkthus, rotorer, kompressorskivor och andra delar alla tillverkade av metallmatriskompositer utomlands. Men ett av de största problemen med denna typ av kompositmaterial är att det är lätt att reagera mellan armeringsfibern och matrismetallen för att producera en spröd fas, vilket försämrar materialets prestanda. Speciellt när den används under lång tid vid en högre temperatur är reaktionen i gränsytan mer framträdande. Den nuvarande lösningen är att lägga till lämpliga beläggningar på fiberytan och legera matrismetallen enligt olika fibrer och olika substrat, för att bromsa gränssnittsreaktionen och bibehålla tillförlitligheten hos kompositmaterialens prestanda.
bild
Material som används i motorfläktblad
Motorfläktbladet är den mest representativa och mycket viktiga delen av turbofläktmotorn, och turbofläktmotorns prestanda är nära relaterad till dess utveckling. Jämfört med fläktblad av titanlegering har fläktblad av hartsmatriskompositmaterial en mycket uppenbar fördel när det gäller viktminskning. Förutom de uppenbara fördelarna med viktminskning har de hartsbaserade kompositfläktbladen mindre inverkan på fläkthuset efter stöten, så det är fördelaktigt att förbättra inneslutningen av fläkthuset.
De viktigaste representanterna för kompositfläktblad för kommersiell användning i främmande länder är: GE90-seriens motorer för B777, GEnx-motorer för B787 och LEAP-X-motorer för COMAC C919. Redan 1995 togs GE90-94B-motorn utrustad med fläktblad av hartsbaserade kompositmaterial officiellt i kommersiell drift, vilket markerade det officiella förverkligandet av den tekniska tillämpningen av hartsbaserade kompositmaterial i moderna högpresterande flygmotorer . På grundval av omfattande överväganden av aerodynamik, hög- och lågcykelutmattningscykler och andra faktorer har GE utvecklat ett nytt kompositfläktblad för den efterföljande GE90-115B-motorn.
Under 2000-talet driver flygmotorernas starka efterfrågan på högt skadetoleranta kompositmaterial vidareutvecklingen av kompositmaterialteknologin, och det är svårt att möta kraven på högt skadetoleranta material genom att kontinuerligt förbättra segheten hos kolfiber. /epoxiharts prepregs. Som ett resultat började 3D-vävda kompositfläktblad dyka upp.
Material som används i motorfläkthuset
Motorns fläktkåpa är den största stationära delen av en flygmotor, och dess viktminskning kommer direkt att påverka dragkraft-till-vikt-förhållandet och effektiviteten hos en flygmotor. Därför har utländska avancerade OEM-tillverkare av flygmotorer alltid varit engagerade i viktminskning och strukturell optimering av fläktkåpan.
bild
Material som används för motorfläktkåpor
Eftersom det är en icke-huvudbärande komponent, är fläktkåpan en av de första delarna gjorda av kompositmaterial på en flygmotor. Fläktkåpan gjord av kompositmaterial kan ge lägre vikt, förenklad anti-isbildningsstruktur, bättre korrosionsbeständighet och bättre utmattningsbeständighet. Såsom det berömda RR-företagets RB211-motor, PW-företagets PW1000G och PW4000 använder hartsbaserade kompositmaterial för att förbereda fläktkåpor.
Jämfört med stordatorer för flygmotorer har hartsbaserade kompositmaterial ett mycket brett användningsutrymme i flygmotorgondoler. Globala tillverkare har använt hartsbaserade kompositmaterial i stor skala i gondolinlopp, kåpor, tryckomkastare och bullerreducerande foder. Material. När det gäller andra delar, appliceras hartsbaserade kompositmaterial också i varierande grad i flygmotorfläktar, lagertätningslock och täckplåtar.
