塑料網訊:鈦合金航空材料是飛機制造的基礎,沒有高端技術制備的新材料,航空工業發展難以達到尖端,隨著航空工業的發展和新型號的研制,航空材料的需求與以往相比有哪些變化?
隨著航空工業發展,要求材料比強度越來越高,性能越來越好?,F在復合材料和鈦合金在飛機和發動機上的用量越來越多。比如復合材料,上世紀80年代在飛機上使用的還很少,但是這些年發展迅速。最新型的波音787客機復合材料占比已經到了50%,鈦合金到了15%,在民用飛機領域打破了歷史最高紀錄。而之前的,波音777客機復合材料用量才10%,鈦合金用量才8%,跨度之大超乎想象。
復合材料與鈦合金是“最佳伴侶”,相輔相成,互相促進。復合材料含有碳纖維,應用中與鋁合金之間有電位差,而隨著時間推移鋁合金會被慢慢腐蝕,降低飛機安全性能。因此,與復合材料接觸使用的鋁合金,就需由鈦合金來代替,如復合材料的緊固件等零件。這些年來復合材料應用的大幅增加也會推動鈦合金應用的增加。
復合材料和鈦合金這些材料之所以得到大規模的應用發展,主要是兩個原因,其一是隨著材料研究及應用實踐經驗的積累,材料的性能和使用可靠性越來越好,其二是隨著加工制造技術的發展,材料本身的價格也比以前大為降低。具體來說,過去使用Ti-6AI-4V(TC4)鈦合金,現在我們在繼續使用的同時,還研發出強度等性能更高的鈦合金新品種,經過多年試驗,飛機很多部件已開始使用這些新的鈦合金。例如,波音777客機同時使用了Ti1023、β21S、Ti153這三種牌號的β型鈦合金,這也是這三種牌號鈦合金第一次同時在民用飛機上使用。空客A380客機起落架使用的Ti1023鈦合金鍛件有3.2噸重,4.2米長,是目前世界上最大的鈦合金鍛件。
鈦合金航空材料所具有的的獨特性能,讓其應用前景更加廣泛。以抗炮擊能力為例,由于鈦合金的抗炮擊能力顯著優于復合材料,美國F-22戰斗機復合材料的用量由最初的44.7%減至現在的24%,而鈦合金用量則提高至41%。軍機鈦合金的使用量比民機多,也是出于增強戰斗力的考慮。此外,另一具有斷裂韌性高、疲勞裂紋擴展速率慢等特點的新品種合金——高損傷容限鈦合金的出現,也是飛機上的鈦合金用量越來越多的重要原因。