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我國航空工業熱處理現狀和發展

日期:2017-05-28 19:18 點擊數:
航空工業生產各種航空器, 減輕重量和確保安全是突出的矛盾 為了提高航空器飛行性能, 希望每個航空零件越輕越好, 一方面千方百計減輕每一克重量,另一方面飛行器安全是嚴重危及人身安全, 甚至造成機毀人亡的大事, 為解決重量與安全性這一矛盾, 尤其是在航空零件狀態繁多 熱處理工藝復雜多樣的情況下, 對熱處理設備要求性能和質量高 適應性強 航空工業生產與其他軍工生產的共同的特點是小批量多品種, 航空熱處理作為航空工業生產的一個環節, 同樣具有這種特點。
航空熱處理另一個特點是實行熱處理全面質量控制航空熱處理對象除了鋼鐵材料之外, 還包括眾多的有色金屬( 鋁 鎂 鈦 銅)合金、精密合金、貴金屬合金、高溫合金等材料和制件。航空工業于1986 年就制定了 HB 5354 1994 熱處理工藝質量控制 標準, 用于規范航空熱處理生產, 內容主要包括設備與儀表控制 工藝材料及槽液控制 工藝控制 技術文件資料控制 人員素質控制 作業環境控制等, 并在國內率先推行和實施了全面質量控制。
航空工業是高科技產業, 大量采用發展前沿的科學技術, 選用各種比強度高的材料, 發展近無余量成形技術、精密和超精密加工技術、柔性加工生產線等精密制造技術 。飛機機體材料由傳統的鋁合金和鋼為主體, 逐漸擴大鈦合金材料和樹脂基復合材料的用量。F22 戰斗機鈦合金用量已達 40%, 樹脂基復合材料用量為24% ,民用飛機機體用材仍以鋁合金材料為主,但鈦合金材料和復合材料用量也在不斷增加, 其中特別是復合材料用量比例提高很快, 第五代干線客機上復合材料用量己達 10%左右。先進發動機中高溫合金占55% ~ 65%, 鈦合金占25% ~ 40%, 鋼和鋁合金占10%左右。 隨著發動機性能提高, 高溫聚合物和金屬基復合材料、陶瓷基復合材料、C /C 復合材料逐步代替了傳統的高溫合金和鈦合金。 當前鋁合金發展方向是改進熱處理方法以提高綜合性能, 發展高強高韌耐蝕鋁合金、鋁鋰合金、高溫粉末鋁合金。鋁合金熱處理的特點是控溫準確度,溫度均勻性要求高, 淬火轉移時間要求嚴。鈦合金發展方向是高溫鈦合金、高強鈦合金,阻燃鈦合金,鈦合金熱處理的特點是采用高真空度的真空熱處理。高溫合金葉片材料重點發展定向合金和單晶合金, 渦輪盤材料重點發展粉末高溫合金以及金屬間化合物合金。 高溫合金熱處理的特點是加熱溫度高, 如 DD-6 固溶處理溫度為 1315 ℃ ,飛機起落架高強度鋼主要用 300M 鋼, 為提高強度和斷裂韌性,研制成功 A-100 高合金,二次硬化型超高強度鋼, 其熱處理特點是采用真空熱處理, 回火溫度要求嚴格, 為± 3 ℃, 還要求進行冷處理。不銹鋼方面大量使用沉淀硬化不銹鋼, 熱處理特點是調整熱處理和除氫處理, 溫度均勻性要求 ± 8 ℃, 還要求冷處理。精密制坯和精密超精密加工技術方面, 精密鑄造渦輪葉片單面余量可達到 0.05 ~ 0.10 mm,合格率最高達到 70% ~90%;鎳基合金精鍛葉片單面余量可達0.10 ~ 0. 25 mm;超精密加工的精度已達0. 10 ~ 0.01 m 級別, 同時要求熱處理精密化,熱處理不能損傷零件表面,熱處理質量分散度和變形趨向于零。為適應航空工業這些新材料、新產品和精密制造技術的發展需要,航空熱處理重點要發展精密熱處理, 通過精確的生產過程控制, 實現精密形狀和尺寸控制及精確組織與性能控制。
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