高度な高温チタン合金材料の設計、処理、主要な技術の使用

July 28, 2023

600℃高温チタン合金、炎症性チタン合金、Tial合金、SICF/TI複合材料は、通常のチタン合金と比較して、新しい高性能高温チタン合金であり、技術的な成熟度は比較的低いです。高度なエンジンのサービス特性と設計要件、特に回転部品の高温環境では、高温環境クリープ疲労環境相互作用、難燃性特性など、多数のエンジニアリングアプリケーションを実行する必要があります。テクノロジーの表面の完全性の影響の疲労性パフォーマンスに関する微細構造、内部および表面の残留応力の分析、およびパフォーマンスの使用、サービスの生活の予測、障害分析などの影響の分析の一部、その影響を解決するために、高温チタン合金に関連する材料の設計。エンジニアリングアプリケーションに関連する材料設計、製造、処理技術の主要な技術を解決します。

産業INGOT組成浄化および均質化制御技術

TA29、TB12、およびTIAL合金には、複雑な合金があり、合金要素の高い含有量と低可塑性があり、そのような合金のインゴットの調製が主に次の側面で困難になります。固化する熱応力により、インゴットを拡大するときの熱応力が容易になります。組成の均一性を制御し、分離を生成しやすい。従来の真空自己消費電極アーク炉の融解プロセスを使用すると、融解回数を増やし、融解電流、収縮電流、インゴットサイズ、るつぼ冷却モードを制御するのに適しているはずです。 Tial Alloyの場合、血漿コールドベッド溶融プロセスを使用してインゴットを生成できます。コールドハースの融解プロセスは、包含物を効果的に除去し、分離の組成を改善することができます。これは、チタン合金材料を使用したエンジンキーの回転部品にとって特に重要です。中国には、実験室の研究、工業化された生産能力と条件を備えた複数のプラズマコールドベッド溶融装置があります。

大規模なバーと特別な鍛造準備技術

チタン合金材料の航空鍛造品は、一般に使用されています、ホイール、マガジン、刃全体、ファンブレード、その他の大きな鍛造品は、一般に、小さなコンプレッサーブレード、タービンブレードの鍛造品、小型のバーの使用に使用されます。高度なエンジンは、リーフディスク全体、葉のリング構造全体、対応する鍛造とバーのサイズの増加を使用する傾向があります。適切な鍛造装置は、鍛造プロセスの設計を最適化します。 TB12およびTial Alloy Ingotsの場合、鋳造金属鍛造変形抵抗により、プロセスの可塑性は低く、変形温度に敏感で、亀裂が鍛造しやすい、インゴットは大規模の準備のために高温押出ビレットプロセスで使用する必要がありますロッドは、変形の均一性を改善するだけでなく、十分な変形があることを保証するだけでなく、ロッドの生産効率とバッチの安定性を改善します。

チタン合金の微細構造と結晶構造は、α相の異方性のため、機械的特性に影響を与える主な要因です。鍛造の微細構造の形態を制御することと、微細構造とテクスチャの均一性は、パフォーマンスの平均レベルを改善するだけでなく、部品のクリープ疲労相互作用パフォーマンス、すなわち、負荷をかける疲労パフォーマンスを改善し、分散を減らすこともできます。部品のさまざまなバッチのパフォーマンスデータ。これらの新しい高温チタン合金、特にTial合金の場合、順序付けられた構造を導入すると、織りの問題がより複雑で重要になり、高および低周波疲労性能と負荷保持疲労性能への影響も複雑です。バーと鍛造品の準備では、組織と構造を厳密に制御する必要があります。

葉全体のディスクと葉のリング部品全体の機械加工技術

高度なエンジンのパフォーマンスレベル、葉全体のパフォーマンスレベルが継続的に改善されたため、葉のリング全体が開発動向になりました。積分ディスクブレード構造は複雑で、チャネルの開放性が低く、薄い刃、曲げとねじれ、硬直性が低く、変形が容易、幾何学的精度レベルの設計、包括的な品質要件のレベルがますます高くなり、機械加工と表面の完全性が増えています。保証はますます困難になっています。コンプレッサーブレードディスク全体の小さなブレードサイズと葉リング全体の場合、葉は通常、高速CNCミリング法の処理、制御部品処理の変形、振動仕上げストレス緩和技術を使用して、ブレードの後に部品表面残留応力分布を改善します。表面研削および研磨粒粒の流れの研磨、葉のサイズの精度、葉の誤差は0.1mm未満、刃の表面粗さRAが0.2μmレベルに達し、部品の表面を改善します。刃の表面粗さRAは0.2μmのレベルに達し、部品の表面の品質と表面の完全性が向上します。電気化学的手法を使用して、Tial Alloy Bladeのプロファイルを処理する必要があります。

材料のパフォーマンス評価とアプリケーション設計技術

上記の4種類の材料はまだエンジニアリングの研究と試験段階にあり、蓄積されたパフォーマンスデータは十分ではなく、材料とコンポーネントの設計選択と強度の計算に影響します。通常のチタン合金と比較して、これらの4種類の高温チタン合金は、可塑性、骨折の靭性、衝撃靭性、大きなノッチ感度、および局所的な塑性変形を通じて亀裂の先端でストレスを減らす能力が低いです。特に室温の引張可塑性と疲労亀裂伸長抵抗がかなり低いが、700個近くで大幅に改善され、初期のクリープ変形速度は大きくなります。このような材料の特徴によれば、科学的かつ合理的な技術仕様を設計し、開発し、同時に熱強度を再生し、十分な可塑性があることを確認し、部品の骨折特性に完全に注意してください。エンジンの設計の選択と強度の計算は、完全な材料設計パフォーマンスデータベースを確立する必要があります。 Tial合金の可塑性が低いため、材料特性に基づいて、合理的なコンポーネント設計と寿命の方法、および費用対効果の高いサプライチェーンを決定する必要があります。重大なストレス濃度を回避し、表面の完全性を改善するために、Tial合金構造の設計応力レベルを合理的に制御します。また、これらのチタン合金の難燃剤特性を科学的に評価することも重要です。さらに、積分リーフディスクや積分リーフリングに関係なく、高温で使用すると、同じ部分に温度勾配があります。材料の一部は、材料の他の部分の変形を制約します。温度勾配の作用下での熱応力は、成分の疲労性能と成分の使用の信頼性に影響します。

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著者:

Mr. Shen

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