飛機制造用材選擇與熱處理淬火工藝

發布時間：2012-12-28 11:43:35

（1）航空工程對樹料要求的特殊性 ①強度高。所用材料不但是強度高，而且密度小，這樣有利于減輕飛機的重量。
　　②抗疲勞性能好。飛機在起飛、降落、特技飛行中各零部件都要反復承受激烈的沖擊力、扭力、剪力等，因此零件材料不僅要求抗拉強度高，而且要求有足夠的沖擊強度和疲勞強度。
　　③抗熱疲勞性能。事實說明，飛機發動機發生的失效事故中，無論是熱應力，還是機械應力的原因，所造成的零部件疲勞損傷是常見的，也是主要的失效形式。
　　④抗腐蝕性能優良。由于發動機的使用條件、飛行環境還會使飛機零部件受到腐蝕性氣氛的侵蝕、應力腐蝕和化學腐蝕等，從而造成裂紋擴展，因此要求零件有優良的抗腐蝕能力。（2）航空零件熱處理特點為了滿足這些要求，材料選擇是十分重要的，同時要進行適當的熱處理淬火，以獲得需要的組織和性能，以充分發揮材料的潛力，提高零件的內部質量。航空零件熱處理淬火工藝特點有：
　　①大量采用調質進行熱處理淬火工藝以承受由復雜震動而引起的交變應力，由彎矩與扭矩產生的拉伸、壓縮和剪切應力，由離心力而產生的拉應力等。
　　②對于合金結構鋼廣泛地應用貝氏體等溫熱處理淬火工藝，以獲得較好的綜合性能，即高強度和高韌性，并減小熱處理淬火工藝畸變。
　　③為了獲得高耐磨性和疲勞強度，廣泛采用滲碳、滲氮、碳氮共滲等化掌熱處理淬火工藝。④為了滿足抗高溫氧化，抗腐蝕，采用了滲金屬（如滲鋁、滲鉻等）工藝。（3）常用的航空材料航空航天器用材很廣泛，工程塑料、橡膠、陶瓷材料和各種金屬，主要有高強度鋁合金、鈦合金、超高強度合金結構鋼和高溫合金等。這些材料經熱處理淬火工藝或是強度高，或是具有滿意的使用性能，如較好的熱強性、抗氧化性和耐蝕性。 ①中碳調質鋼：超高強度鋼經熱處理淬火介質淬火后可用于火箭發動機外殼、噴氣渦輪機軸、噴氣式客機的起落架、超音速噴氣機機體等。
　　②高合金耐熱鋼：合金耐熱鋼用于制造渦輪泵及火箭發動機與航空發動機轉子和其他零件。
　　③高溫合金：鐵基高溫合金GH2018主要用于制造在500-700℃下承受較大應力的構件，如機匣、燃燒室外套等。
　　④鎳基耐蝕合金：鎳與鎳基耐蝕合金是耐高溫、高壓、高濃度或}昆有不純物等各種苛刻腐蝕環境的結構材料。鍛造鎳（鎳200、鎳201）韌性、塑性優良，能適應多種腐蝕環境，經熱處理淬火工藝可用來制造航天器及導彈元件。鎳基耐蝕合金，具有優良的力學性能，強度與硬度較高，用于制造泵軸、渦輪等航空發動機零部件。
　　⑤鋁及鋁合金：LY11用于制造骨架、模鍛的固定接頭、支柱、螺旋槳葉片、局部鐓粗的零件、蒙皮、隔框、肋、梁、螺栓和鉚釘等中等強度的結構零件。
　　⑥鎂合金：鎂的熔點為651℃，密度僅為1.74g／cm3，比鋁還輕。鎂合金具有較高的比強度和比剛度，并具有高的抗震能力，能承受比鋁及其合金更大的沖擊載荷，切削加工能力優良，經熱處理淬火工藝，易于鑄造和鍛壓，所以在航天航空工業中獲得較大應用。 ⑦鈦及鈦合金：TA7鈦合金用于制造機匣，壓氣機內環等。TC4、TCl0合金主要用于制造中央翼盒、機翼轉軸、進氣道框架、機身桁條、發動機、壓氣機盤、葉片、壓力容器、儲箱、衛星蒙皮、構架、航天飛機機身、機翼上表面等。
　　⑧鎢、鉬、鈮及其合金：鎢、鉬及其合金可作為火箭發動機噴管材料，鈮為航天方面優先選用的熱防護材料和結構材料。
　　⑨復合材料：復合材料廣泛應用于直升機機身、機翼，各種航天器內置結構件，如儀表盤、底盤、儀器殼體等。碳纖維樹脂復合材料和硼纖維樹脂復合材料是制造宇宙飛船、人造衛星殼體的重要材料。本文參考《金屬工藝基礎與實踐》一書。

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