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航空航天发动机叶片(航空航天发动机叶片所用的金属复合材料)

来源:www.haichao.net  时间:2023-01-19 13:47   点击:184  编辑:admin   手机版

1. 航空航天发动机叶片所用的金属复合材料

K403(K3)

概述K403是镍基沉淀硬化型等晶铸造高温合金,合金由多种金属元素进行综合强化,使用温度在1000℃以下。合金具有较高的高温强度,在1000℃、100h的持久强度可达150MPa、1000h的持久强度可达94MPa。合金的铸造性能良好,可铸出形状复杂的精铸件,适合于制作1000℃以下工作的燃气涡轮导向叶片和900℃以下工作的涡轮转子叶片及其他零件。

应用概况及特性合金已用于制作多种航空发动机涡轮转子叶片和导向叶片,以及其他高温使用的零件部件。合金只含Co5%,因此价格较便宜,但中温塑性较低。当合金中的铬、铝、钛和钼的含量偏上限时,在850℃长期时效中有析出的倾向。合金的耐热腐蚀性能较差,若在高温下长期使用,需要保护涂层。

2. 最先进的航空发动机叶片材料

在陕西的华山矿区内,地质学家发现了铼矿资源的存在,而且储量是比较丰富的,根据目前的消耗速度,专家认为华山矿区的铼资源足够中国使用50年之久。

而铼资源的发现,也将推动我国航空事业以及航天事业的发展,毕竟在此之前,铼资源大多被日美等国控制,中国想要进口,就需要受限于这些国家,这些国家更是不愿意看到中国的飞速发展,因此他们虽然对中国出口铼资源,但在数量上却一直是有着严格控制的。

3. 航空发动机 材料

我们日常所说的全铝发动机是指缸盖和缸体都是铝合金制造的发动机。而缸盖是铝合金,缸体是铸铁的发动机,一般我们还是称作铸铁发动机。现在,全铝发动机已经在大量的车型上被采用,在国外,罗孚的k系列发动机,宝马的M52直列六缸发动机,日产的VQ发动机,捷豹的-AJ-V8发动机、奔驰的V6和V8发动机、通用的LS1和北极星V8发动机、标致的2升四缸发动机和通用的新型直列四缸发动机等等都是采用铝合金制造。国内的许多小排量发动机也逐步采用全铝发动机,如国产铃木系列的发动机G13、K14等。甚至包括一些国产发动机也采用铝合金材质了,最著名的就是东安动力开发的468发动机,这款发动机被配备在哈飞路宝和昌河爱迪尔上,获得了很大的成功。

很早以前的汽车发动机就开始大规模采用全铝缸盖了。缸盖的重量并不大,所以汽车制造商喜欢它并不是因为它重量轻,而是因为它有更好的散热性能。随着发动机技术的发展,四气阀结构成为发动机的主流设计趋势。与一起的两气阀发动机相比,每缸四气阀的气缸盖比每缸两气阀的气缸盖在工作时要产生更多的热量,采用全铝缸盖是最好的解决办法。

出于成本的考虑,气缸体采用全铝设计比气缸盖要晚得多。气缸体是发动机上最重的部分,因而使用铝合金材料可以减轻发动机的重量,从而达到减轻整车重量的目的。这一点对于前置前驱车型来说,显得尤为可贵,当然在另一方面,由于材料价格和加工工艺的区别,采用铝合金缸体的发动机会增加一些成本。

4. 航空发动机叶片材料是什么合金

涡轮材料要非常耐高温,所以刚开始的时候是铁合金,后来变成了镍铬铁合金。。。现在又在研究陶瓷纤维类型的涡轮叶片。。。

总之,材料要耐高温,在高温下有很好的强度,下面找一段资料给你看看:

高温合金

  又称超合金,使用温度范围为550~1100°C。英国于40年代最早研制成镍基合金尼蒙尼克75,用作燃气涡轮发动机的涡轮叶片材料。1945~1975年,高温合金有了很大发展,涡轮进口温度平均每年提高15°C(涡轮前温度每提高100°C,能使发动机推力增加15%)。随着合金化程度的提高,高温合金的锻压变形愈加困难,因此铸造合金逐渐得到发展和应用。镍基铸造合金的高温强度高,组织比较稳定,热疲劳性能好,是制造涡轮工作叶片和导向叶片的理想材料。从60年代初发展定向凝固铸造涡轮叶片以来,由于消除了垂直于应力方向的横向晶界,叶片的热疲劳寿命提高大约8倍,蠕变断裂寿命提高2倍多,塑性提高4倍。 定向凝固单晶涡轮叶片则完全消除了晶界,与普通铸造涡轮叶片相比,工作温度提高近100°C。

5. 航空发动机涡轮叶片材料的发展

压气机和涡轮的结构是完全不同的,压气机的叶片是形成一个扩张形收敛形管道,使气体经过压气机后速度不断降低,压力不断增大,温度不断增大

而涡轮是收敛形管道,使气体流过后压力不断降低,速度不断增大,同时温度降低.同时由于涡轮要接触刚刚被点燃的高温高压气体,所以强度和耐热程度要远远高于压气机

简单的来说,就是压气机对气体做功,而涡轮段气体对涡轮做功.

其实没有压气机也一样可以做功,但是热效率太低下,所以压气机的压气比越大,发动机的热效率就越高,而涡轮需要消耗的能量就越大,相对而言飞机飞行的速度就越慢.

同时压气机做功的动力源就是涡轮,所以他们是同轴的.

6. 航空航天发动机叶片所用的金属复合材料是

制造涡轮叶片的主要材料则是高温合金,这种特殊的材料能够保证涡轮叶片在一个极其复杂的环境中工作,确保发动机稳定运行。

当被压气机压缩过的空气进入燃烧室后,此时在工作的涡轮叶片就处在一个高温高压的状态下,工作环境所面临的温度能够达到1000多摄氏度。

7. 复合材料在航空发动机上的应用

  复合材料在工程结构中应用的比较少,主要应用在①航空航天领域②汽车工业。③化工、纺织和机械制造领域。④医学领域。  复合材料的主要应用领域有:①航空航天领域。由于复合材料热稳定性好,比强度、比刚度高,可用于制造飞机机翼和前机身、卫星天线及其支撑结构、太阳能电池翼和外壳、大型运载火箭的 壳体、发动机壳体、航天飞机结构件等。  ②汽车工业。由于复合材料具有特殊的振动阻尼特性,可减振和降低噪声、抗疲劳性能好,损伤后易修理,便于整体成形,故可用于制造汽车车身、受力构件、传动轴、发动机架及其内部构件。  ③化工、纺织和机械制造领域。有良好耐蚀性的碳纤维与树脂基体复合而成的材料,可用于制造化工设备、纺织机、造纸机、复印机、高速机床、精密仪器等。  ④医学领域。碳纤维复合材料具有优异的力学性能和不吸收X射线特性,可用于制造医用X光机和矫形支架等。碳纤维复合材料还具有生物组织相容性和血液相容性,生物环境下稳定性好,也用作生物医学材料。此外,复合材料还用于制造体育运动器件和用作建筑材料等。  复合材料,是由两种或两种以上不同性质的材料,通过物理或化学的方法,在宏观(微观)上组成具有新性能的材料。各种材料在性能上互相取长补短,产生协同效应,使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属丝和硬质细粒等。

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