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      鈦合金在飛行器結構上的應用

      2020-06-23

        隨著燃料成本的連續上升,能夠估計到新的民用客機中鈦的用量將添加。當前正在為改進結構功率,下降部件成本而積極地開發有力的新合金和新的加工辦法。這樣-來估計鈦合金的用量將進一步添加。對飛機制作廠來說,把燃料耗費下降到較小限度,對進步民用機的經濟性,進步戰斗機的留空時間具有重要的效果。從機體斷面的形狀、新機翼技能、恰當地挑選發動機等基本規劃方面,應盡或許以進步燃料功率為方針。因為分量是節約燃料的主要因素,飛機制作廠家必須盡全力謀求輕量化。運用改良鋁、復合材料,再和鈦復合運用,具有可靠性的輕量化就成為或許了。

        據估計,殲擊機鋁合金原材料成本約占飛機總成本的1%。假如殲擊機徹底用鈦合金制作,則原材料成本占總成本的3.5%。假如鈦成本下降一半,則殲擊機總成本一共也只能削減1%。因而,飛機的成本主要不取決于原材料成本,而是取決于生產費用。根據這一剖析,能夠認為在飛機制作中使用鈦不存在成本障礙,或即使存在也影響很小,因而能夠估計鈦將來在飛機制作中會得到比現在更為廣泛的使用。

        鈦合金是現代飛機承力結構中較有使用前景的材料。同鋁合金及鋼比較,它具有更高的比強度。同時,其耐腐蝕性、疲憊抗力均很高。在高溫下不或許選用鋁合金時,鈦合金卻能有效地工作??紤]到飛機結構承力部件(壁板、緣條、隔框、梁、接頭及起落架等的特點,制作時要用到厚板、模鍛件(鍛件)、鑄件,以及擠壓型材、軋制型材和薄板等半成品。規劃此類疲憊風險的結構部件,要求選用高比強度,較大斷裂韌性和較小裂紋擴展速率的材料。鈦合金可滿足要求,辦法是對不同半成品選用不同的變形加工和熱處理,形成必需的冶金組織;針對鈦合金的所有特點,研究制訂出鈦合金零部件的加工工藝。

        結構的分量功率是主要的質量指標之一。改進半成品及決定結構件選用何種連接,對進步結構分量總功率起著十分重要的效果。這不只取決于規劃任務書,還取決于結構材料的工藝性能。對兩塊壁板的等壽命對接結構剖析得知,焊接接頭具有較高的分量效益,且電子束焊接優于其它焊接,因而挑選鈦合金制作飛機結構的主要要求之一是合金本身要有良好的可焊性。而鈦合金Ti-6Al-4V就具有良好的可焊性。

        從技能和質量上考慮,,飛行器制作工業都是金屬鈦的較大用戶,從板、管材到鑄件、鍛件,耗費鈦加工材達60%以上。在1980年前,民用機與軍用機都想在機體上選用鈦制部件,但因成本問題而受到限制。但是燃料費在美國各主要航空公司的經營成本中所占的比例自1970年以來一直在上升(1970年占12%,1980年占28%,1990年占31%),從而推動了具有高比強度的鈦部件在飛機上的廣泛使用。因運用鈦部件而使初期出資添加的部分,可因節約航運費和維修費而徹底抵消。加上定時客機功率的改進,使得波音公司出資數十億美元,開發了節能功率好的757型和767型客機。


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