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1、飛機噴氣發(fā)動機風(fēng)扇葉片由什么制成?
2、飛機的發(fā)動機是用什么材料做成的
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本篇文章給大家談?wù)劇逗娇瞻l(fā)動機葉片材料》對應(yīng)的知識點,希望對各位有所幫助。
本文目錄一覽:
- 1、飛機噴氣發(fā)動機風(fēng)扇葉片由什么制成?
- 2、飛機的發(fā)動機是用什么材料做成的
- 3、飛機發(fā)動機最難造的葉片,究竟是什么材料做的?
- 4、中國航空發(fā)動機材料獲重大突破,新材料是什么樣的?有何好處?
- 5、飛機渦輪是用什么材料制造的??
飛機噴氣發(fā)動機風(fēng)扇葉片由什么制成?
飛機噴氣發(fā)動機風(fēng)扇葉片由什么制成?
在一個典型的渦輪風(fēng)扇發(fā)動機中有3種主要的葉片類型。風(fēng)扇葉片,壓縮機葉片和動力渦輪葉片。這些包括階段之間的敬業(yè)。
風(fēng)扇葉片通常很大。較小的是空心鋁鑄件,中等尺寸的風(fēng)扇葉片通常是鈦或特殊鋁鍛件焊接在一起。大型風(fēng)扇葉片主要由碳纖維制成,配有鈦輪轂和前緣。它們也是空洞的。風(fēng)扇葉片不需要冷卻。
壓縮機葉片幾乎都是鋁制的,不需要冷卻。然而,高壓葉片可能是鈦,因為它們在空氣壓縮造成的中等高溫(約500-600華氏度)下工作。
動力渦輪葉片幾乎都是鎳合金,而不是鋼或鈦,它們在1,500至1,700華氏度的燃燒溫度下會失去相當(dāng)大的強度。它們必須冷卻,因為即使是單晶鎳合金也會融化。葉片鑄有微小的內(nèi)部通道和孔,冷卻空氣出口和保護金屬??諝鈴母邏簤嚎s機部分排出,因為這是唯一有足夠壓力流過管道的地方。空氣很熱,華氏500-600度,但仍比廢氣低約1000度。
我所看到的是,沒有人會去關(guān)注引擎的大小來驅(qū)動材料的選擇。讓我們以GE 90或類似的大型發(fā)動機為例,假設(shè)只有旋轉(zhuǎn)部件。
風(fēng)扇葉片:最先進的風(fēng)扇葉片是復(fù)合材料。一些公司仍然使用空心鈦,但復(fù)合材料可以顯著減輕重量。
LPC:這些幾乎都是鈦制的,并且是由刀片和磁盤的一塊組成的。這被稱為Blisk或IBR。鋁的強度甚至都比不上它。
HPC:在高壓壓縮機中,早期階段是鈦,后期階段是鎳基合金。早期的鎳合金是低級合金,比如718,后期是發(fā)動機制造商擁有的專有合金。這些也是一次鍛造而成的。非常昂貴和復(fù)雜的鍛件。
HPT:高渦輪葉片是發(fā)動機中最復(fù)雜的葉片。它們是由非常專有的合金制成的單晶鑄件。它們內(nèi)部由hpc空氣冷卻,并涂上熱障涂層。持有這些在同樣復(fù)雜的磁盤,并有極端的加工公差。
LPT:低渦輪從早期的專利鑄件到最后的標(biāo)準(zhǔn)鎳鑄件。有些在后期階段開始使用鈦鋁,但這是罕見的。
未來的動力渦輪葉片將由陶瓷基體制成,可以承受1700華氏度的溫度而不會冷卻或失去強度。但要達到一個經(jīng)濟的制造速度是今天的一大挑戰(zhàn)。
飛機的發(fā)動機是用什么材料做成的
航空航天發(fā)動機上所用的材料。
一、合金
1、鋁合金
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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(yōu)點,因此被認(rèn)為是航空航天工業(yè)中用量最起著至關(guān)重要的作用。
主要應(yīng)用位置:發(fā)動機艙、艙體結(jié)構(gòu)、承載壁板、梁、儀器安裝框架、燃料儲箱等。
2、鈦合金
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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(dǎo)率和線膨脹系數(shù)小等優(yōu)點,可以在350~450℃以下長期使用,低溫可使用到-196℃。
主要應(yīng)用位置:航空發(fā)動機的壓氣機葉片、機匣、發(fā)動機艙和隔熱板等。
3、超高強度鋼
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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。
主要應(yīng)用位置:航天發(fā)動機殼體、發(fā)動機噴管、軸承和傳動齒輪。
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鎂合金
鎂合金是最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料,具有密度小、比強度高、抗震能力強、可承受較大沖擊載荷等特點。
主要應(yīng)用位置:航天發(fā)動機機匣、齒輪箱等。
二、復(fù)合材料
航空發(fā)動機的發(fā)展之快,尤其是越來越嚴(yán)苛的溫度和重量要求,漸進提高的傳統(tǒng)材料已然不能滿足,轉(zhuǎn)而呼喚材料科學(xué)開辟新的體系,那就是復(fù)合材料。根據(jù)復(fù)合材料各自的特點,可用于發(fā)動機不同的零部件上。
1、碳碳復(fù)合材料
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C/C基復(fù)合材料,即碳纖維增強碳基本復(fù)合材料,它把碳的難熔性與碳纖維的高強度及高剛性結(jié)合于一體,使其呈現(xiàn)出非脆性破壞。由于它具有重量輕、高強度,優(yōu)越的熱穩(wěn)定性和極好的熱傳導(dǎo)性,是當(dāng)今最理想的耐高溫材料,特別是在 1000-1300℃的高溫環(huán)境下,它的強度不僅沒有下降,反而有所提高。是近年來最受重視的一種更耐高溫的新材料。最顯著的優(yōu)點是耐高溫(大約2200℃)和低密度,可使發(fā)動機大幅度減重,以提高推重比。
主要應(yīng)用位置:碳碳復(fù)合材料如果能夠解決表面以及界面在中溫時的氧化問題,并能在制備時提高致密化速度,并降低成本,則有望在航空發(fā)動機中得到大量的實際應(yīng)用。
目前已有部分應(yīng)用,例如美國的F119發(fā)動機上的加力燃燒室的尾噴管,F(xiàn)100發(fā)動機的噴嘴及燃燒室噴管,F(xiàn)120驗證機燃燒室的部分零件已采用C/C基復(fù)合材料制造。法國的M88-2發(fā)動機,幻影2000型發(fā)動機的加力燃燒室噴油桿、隔熱屏、噴管等也都采用了C/C基復(fù)合材料。
2、陶瓷基復(fù)合材料
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陶瓷基復(fù)合材料(CMC)由于其本身耐溫高、密度低的優(yōu)勢,在航空發(fā)動機上的應(yīng)用呈現(xiàn)出從低溫向高溫、從冷端向熱端部件、從靜子向轉(zhuǎn)子的發(fā)展趨勢。
CMC材料具有耐溫高、密度低、類似金屬的斷裂行為、對裂紋不敏感、不發(fā)生災(zāi)難性損毀等優(yōu)異性能,有望取代高溫合金滿足熱端部件在更高溫度環(huán)境下的使用,不僅有利于大幅減重,而且還可以節(jié)約甚至無須冷氣,從而提高總壓比,實現(xiàn)在高溫合金耐溫基礎(chǔ)上進一步提升工作溫度400~500℃,結(jié)構(gòu)減重50%~70%,成為航空發(fā)動機升級換代的關(guān)鍵熱結(jié)構(gòu)用材。
主要應(yīng)用位置:短期目標(biāo)為尾噴管、火焰穩(wěn)定器、渦輪罩環(huán)等;中期目標(biāo)是應(yīng)用在低壓渦輪葉片、燃燒室、內(nèi)錐體等;遠(yuǎn)期目標(biāo)鎖定在高壓渦輪葉片、高壓壓氣機和導(dǎo)向葉片等應(yīng)用。
3、樹脂基復(fù)合材料
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先進樹脂基復(fù)合材料是以高性能纖維為增強體、高性能樹脂為基體的復(fù)合材料。與傳統(tǒng)的鋼、鋁合金結(jié)構(gòu)材料相比,它的密度約為鋼的1/5,鋁合金的1/2,且比強度與比模量遠(yuǎn)高于后二者。
主要應(yīng)用位置:航空發(fā)動機冷端部件(風(fēng)扇機匣、壓氣機葉片、進氣機匣等)和發(fā)動機短艙、反推力裝置等部件上得到廣泛應(yīng)用。
4、金屬基復(fù)合材料
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金屬基復(fù)合材料主要是指以Al、Mg等輕金屬為基體的復(fù)合材料。在航空和宇航方面主要用它來代替輕但有毒的鈹。這類材料具有優(yōu)良的橫向性能、低消耗和優(yōu)良的可加工性,已成為在許多應(yīng)用領(lǐng)域最具商業(yè)吸引力的材料,并且在國外已實現(xiàn)商品化。
主要應(yīng)用位置:適合用作發(fā)動機的中溫段部件。
飛機發(fā)動機最難造的葉片,究竟是什么材料做的?
葉片是一類典型的自由曲面零件,加工這類零件時都有一個特點:薄,加工時易變形,并且材質(zhì)通常為不銹鋼、蒙乃爾合金、INCONEL、鈦和鎳為基礎(chǔ)的難加工合金材料,更增添了加工的困難度,同時對加工工藝與加工用的刀具提出了更高的要求。
中國航空發(fā)動機材料獲重大突破,新材料是什么樣的?有何好處?
新材料,是相對于傳統(tǒng)材料而言,主要是指具有優(yōu)異性能的結(jié)構(gòu)材料和具有特殊性能的功能材料。這種材料通常是新發(fā)展起來的,或者是正在發(fā)展的材料。這里的結(jié)構(gòu)材料,主要是指在強度、韌性、硬度、彈性等方面優(yōu)于傳統(tǒng)材料,比如非晶態(tài)合金。這里具有特殊性能的功能材料,主要是指具有某些特殊的物理性能,比如精細(xì)陶瓷和光纖。
與傳統(tǒng)材料相比,新材料具有很多的優(yōu)勢,比如納米材料。納米粒子,一般是指尺寸在1~100nm間的粒子。納米粒子具有很多特殊的性能。納米粒子具有表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)。這就在一定程度上決定了,它與普通的粒子不同。納米粒子的這些特性,會給大家?guī)聿灰粯拥氖褂皿w驗。納米粒子的光學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、力學(xué)以及化學(xué)方面的性質(zhì),均具有與傳統(tǒng)塊體材料不同的優(yōu)勢。
中國在航空發(fā)動機材料獲得的重大突破。這里主要是指性能優(yōu)異的結(jié)構(gòu)材料。我們都知道,航空發(fā)動機的核心部件材料是鎳基合金。航空發(fā)動機材料需要耐高溫材料。我國在航空發(fā)動機領(lǐng)域所取得的這項突破,來自于南京理工大學(xué)材料評價與設(shè)計教育部工程研究中心陳光教授團隊。陳教授團隊所設(shè)計出來的這種新材料,是聚片雙晶鈦鋁單晶。這種新材料的強度、塑性大大增強,它的耐高溫能力更是達到900℃以上。陳教授團隊所取得的這項突破,確實是為中國航空發(fā)動機的研究,做出了巨大的貢獻。
我們研究新材料的目的,就是為了改善傳統(tǒng)材料中存在的不足,或者是現(xiàn)有材料不能實現(xiàn)的性能。這是我們所有材料研究者的共同愿望。
飛機渦輪是用什么材料制造的??
GH2036合金已用于飛機 發(fā)動機 渦輪 零部件
GH2036是FE-Cr-Ni基沉淀硬化型變形高溫合金,主要以形成VC強化相進行沉淀強化,使用溫度小于650攝氏度。合金成分簡單,組織穩(wěn)定性好。在600-650攝氏度具有良好的物理和力學(xué)性能,并有良好的切削加工性能。GH2036合金已用于發(fā)動機渦輪,盤、承力環(huán)和緊固件等零部件;合金也用于柴油機、汽輪機的增壓渦輪 葉片和其他高溫零部件。
GH2328是Fe-Ni-Cr基沉淀硬化型變形高溫合金,長期使用溫度在500攝氏度以下。合金在熱處理狀態(tài)下,通過沉淀強化,保證了合金的高硬度和優(yōu)異的耐腐蝕性能,可滿足在全天候條件下某些耐蝕性介質(zhì)中摩擦工作的零件特殊要求。GH2328適合制作汽輪機中工作溫度不大于500攝氏度的燃燒室噴嘴及燃油調(diào)控系統(tǒng)的高精度零件。合金在固溶處理狀態(tài)下硬度較低,便于零件加工成型。只需單面預(yù)留研磨量。加工后的零件可直接進行時效硬化。
一、GH2026介紹:GH2026、GH26 R-26
GH2026是Fe-Ni-Co-Cr基沉淀硬化型變形高溫合金,長期使用溫度范圍540-570攝氏度。合金加入鉻和鉬等元素進行固溶強化,加入高TI、低Al元素形成時效強化相。合金綜合性能優(yōu)越,具有良好的抗應(yīng)力松弛和抗蠕變性能,無缺口敏感性。GH2026合金應(yīng)用于汽輪機用緊固件。適于制作螺栓、汽封彈簧片、密封環(huán)、銷釘?shù)攘慵?/p>
一、GH6159介紹:GH6159、GH159
GH6159是Ni-Cr-Co基沉淀硬化型變形高溫合金,使用溫度小于600攝氏度。合金加入鉻、鉬和鎳元素進行固溶強化,加入鋁、鈦元素形成沉淀強化相。合金的形變硬化率高,在室溫和高溫有超高強度、良好的塑韌性以及高的抗應(yīng)力腐蝕能力。合金在600攝氏度以下長期使用,它的強度、抗剪切能力高、綜合性能好的高溫合金。
GH6159應(yīng)用和特性:GH6159適合做各類發(fā)動機的封嚴(yán)盤、高壓壓氣機軸和高壓渦輪軸連接的高承力螺栓、以及各類應(yīng)力腐蝕環(huán)境下服役的高強度螺栓。此合金 有良好的抗縫隙腐蝕、抗應(yīng)力腐蝕開裂及抗氫脆能力。
一、GH2132介紹:GH132、1.4980、1.4944、x5nicrti26-15、incoloy A286、S66286、660、x6NiCrTiMovb25-15-2
GH2132是Fe-Ni-Cr基沉淀硬化型變形高溫合金,使用溫度范圍-253℃~650℃,為提高強度,進一步提高合金純潔度,降低硫、氣體、微量元素的含量,并調(diào)整了熱處理制度,具有良好的高低溫強度和長期穩(wěn)定度,良好抗腐蝕和熱變形性能,并且具有較好的加工塑性和滿意的焊接性能適合制造在650℃以下長期工作的航空發(fā)動機高溫承力部件,如壓力機盤、轉(zhuǎn)子葉片和緊固件等。該合金可以生產(chǎn)各種形狀的變形產(chǎn)品,如盤件、鍛件、板、棒、絲和環(huán)形件等。
一、GH2696介紹:GH2696、GH696、GH696M
GH2696是Fe-Ni-Cr基沉淀硬化型變形高溫合金,長期使用溫度在650攝氏度以下,短時使用溫度可達750攝氏度。合金的屈服強度、持久和蠕變強度高,以及良好的高溫彈性性能、抗燃?xì)飧g性能和加工塑性。GH2696適合制作在650攝氏度下長期工作的渦輪和壓氣機緊固件、盤件和工作葉片、渦輪殼體、環(huán)形零件,以及在400-650攝氏度以下長期工作的圓柱形螺旋彈簧等。如快卸環(huán)、緊固件、彈簧、管接頭、安裝座和支架。
一、GH2907介紹:GH2907、GH907、Incoloy907
GH2907是Fe-Ni-Co基沉淀硬化型變形高溫合金,以添加鈮、鈦、硅和微量硼元素進行綜合強化。工作使用在溫度650攝氏度以下具有較高的屈服強度和低的膨脹系數(shù),良好的 抗冷熱疲勞性能以及幾乎恒定不變的彈性模量。
二、GH2907應(yīng)用和特性:
GH2907適合制作發(fā)動機高壓壓氣機后機閘、承力環(huán)、隔熱環(huán)、燃燒室封嚴(yán)環(huán)、蜂窩座和渦輪外環(huán)等零件。
關(guān)于《航空發(fā)動機葉片材料》的介紹到此就結(jié)束了。