[ 信息發(fā)布:本站 | 發(fā)布時(shí)間:2021-11-25 | 瀏覽:16049次 ]

航空鍛件一般選用高比強(qiáng)度、比剛度的材料，大型航空鍛件用材料主要包括鈦合金、超高強(qiáng)度鋼、鋁合金三大類(lèi)。

大型航空鍛件用鈦合金

鈦合金由于其高比強(qiáng)度、比剛度、耐蝕性等優(yōu)異性能，在航空工業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，對(duì)飛機(jī)結(jié)構(gòu)減重和零件的使用壽命提高都有顯著效果。特別是對(duì)于軍用飛機(jī)， 一些重要的結(jié)構(gòu)部件如翼梁、隔框、起落架等廣泛采用鈦合金鍛件加工而成，單件重量高，尺寸和截面積大。

例如波音 B747 飛機(jī)主起落架支架梁 8 個(gè)件號(hào)采用 Ti-6Al-4V 鈦合金鍛件，單件重 1724 kg，長(zhǎng)度 6.2m，投影面積 4.1m2?？湛?A380 飛機(jī)兩個(gè)六輪三軸小車(chē)式主起落架載重梁采用 Ti-1023 鈦合金鍛件，長(zhǎng) 4.255m，重量 3210 kg。美國(guó)洛克希德公司研發(fā)的第四代戰(zhàn)斗機(jī) F22 隔框采用 Ti-6Al-4V ELI 鍛件，單件重量達(dá) 771kg 以上，投影面積 4.06m2。

目前航空用鈦合金主要牌號(hào)有 TC4、TC18、TC21、TA15、TB6 ( 美 Ti-1023 合 金 ) 等。其中TC18 由于淬透性最大，適合制造大型鍛件，目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用最多。俄羅斯根據(jù)波音和空客等民機(jī)需求，在 TC18 合金基礎(chǔ)上，通過(guò)降低易偏析元素 Fe 的含量，開(kāi)發(fā)了 Ti-55531 鈦合金。Ti-55531 強(qiáng)度較高， 而且具有優(yōu)越的淬透性和更寬的加工窗口，目前已在 A380 飛機(jī)吊掛接頭和起落架支柱等零件上使用，

國(guó)內(nèi) C919 飛機(jī)也開(kāi)展了國(guó)產(chǎn)材料研制工作， 國(guó)內(nèi)重型直升機(jī)也正在利用此材料研發(fā)大型直升機(jī)槳轂中央件。目前收集到的數(shù)據(jù)表明: Ti-55531 與 TC21、TC18 相比，抗拉強(qiáng)度較高，塑性和斷裂韌性較低，但 Ti-55531 在 Δk =11 MPa·m12條件下的抗裂紋擴(kuò)展能力明顯優(yōu)于 TC21 和 TC18 合金，說(shuō)明其裂紋萌生壽命較長(zhǎng)，疲勞極限較高，適合長(zhǎng)壽命設(shè)計(jì)。

大型航空鍛件用超高強(qiáng)度鋼

室溫條件下抗拉強(qiáng)度大于 1400 MPa、屈服強(qiáng)度大于 1200 MPa 的鋼稱(chēng)為超高強(qiáng)度鋼， 通常還要求具有良好的塑韌性、優(yōu)異的疲勞性能、斷裂韌性和抗應(yīng)力腐蝕性能。航空用超高強(qiáng)度鋼主要用于起落架、傳動(dòng)齒輪、主軸承和對(duì)接螺栓等關(guān)鍵構(gòu)件。

中國(guó)于 20 世紀(jì) 50 年代初研制成功 30CrMnSiNi2A 超高強(qiáng)度鋼，抗拉強(qiáng)度為 1700MPa。20 世紀(jì) 70 年代初， 結(jié)合中國(guó)資源條件， 研制成功 32Si2Mn2MoVA 和 40CrMnSiMoVA 鋼。

1980 年以來(lái)，從國(guó)外引進(jìn)新技術(shù)，采用真空冶煉新工藝，先后研制出 34Si2MnCrMoVA (406A) 、35CrNi4MoA、40CrNi2SiMoVA (300M) 和 18Ni 馬氏體時(shí)效鋼。超高強(qiáng)度鋼的研發(fā)為中國(guó)航空工業(yè)發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。隨著超高強(qiáng)度鋼的不斷研究發(fā)展，大型航空鍛件用超高強(qiáng)度鋼主要有以下幾個(gè)發(fā)展方向:

(1) 2200 MPa 級(jí)以上超高強(qiáng)度鋼。在保證強(qiáng)度的前提下，塑性、韌性、疲勞性能、裂紋擴(kuò)展速度和抗。應(yīng)力腐蝕等綜合性能優(yōu)于廣泛應(yīng)用的 300M 鋼水平。(2) 超高強(qiáng)度不銹鋼，作為下一代艦載飛機(jī)起落架的備選材料。(3) 低成本超高強(qiáng)度鋼，用于性能要求不高的場(chǎng)合，例如民用飛機(jī)、大型無(wú)人機(jī)等。

大型航空鍛件用高強(qiáng)度鋁合金

鋁合金由于具有密度低、比強(qiáng)度高、耐腐蝕性好、塑性和加工性能好、成本低等一系列優(yōu)點(diǎn)，在航空方面一直是飛機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)的主要材料之一。當(dāng)今世界各國(guó)航空鍛件用鋁合金主要是2XXX 系( 2024、2224、2324、2424、2524 等) 和超高強(qiáng)度系的 7XXX 系( 7075、7475、7050、7150、7055、7085 等) 。

2XXX 系鋁合金屬于 Al-Cu-Mg 系合金，被稱(chēng)為高強(qiáng)度硬鋁，是用途最廣泛的鋁合金之一，抗拉強(qiáng)度為 400 ～ 500 MPa，比 7XXX 系鋁合金的室溫強(qiáng)度低，但耐熱性、疲勞特性，特別是抗疲勞裂紋擴(kuò)展性都優(yōu)于 7XXX 系鋁合金。典型代表 2124 廣泛應(yīng)用于 F22、F35 的主體結(jié)構(gòu)。7XXX 系鋁合金屬于 Al-Zn-Mg-Cu 系合金，這類(lèi)合金具有高的比強(qiáng)度和硬度、較好的耐蝕性和較高的韌性、優(yōu)良的加工性能。典型代表是 7050 鋁合金，在大型航空鍛件方面主要用于加強(qiáng)框、承力梁及接頭等主承力結(jié)構(gòu)。

我國(guó)通過(guò)微合金化以及熱處理制度等方式研制了 7A85 鋁合金，與國(guó)外 7085 鋁合金性能相當(dāng)。7A85 鋁合金較 7075、7175、7050 合金大幅度提高了 Zn 的含量，降低 Mg 的含量，并對(duì) Fe、Si 等雜質(zhì)元素含量進(jìn)行了嚴(yán)格的控制，使得 7A85 合金在保持較高強(qiáng)度水平下，還具有韌性好、疲勞強(qiáng)度高和抗應(yīng)力腐蝕性能好等優(yōu)良綜合性能。與 7050-T7452 鍛件比較，7A85 鍛件具備了更高的淬透性，淬透層深度可達(dá)到 305 mm，而 7050 淬透層厚度為 203 mm， 更適合制造厚大截面航空零件。

國(guó)外 7085 合金已在大型民用飛機(jī) A380 客機(jī)的機(jī)翼主梁、肋等結(jié)構(gòu)獲得成功應(yīng)用，該機(jī)翼主梁長(zhǎng) 6.4m、寬 1.9m， 重達(dá) 3.9t，是目前世界上最大的鋁合金鍛件之一。