Titaaniseoksen käyttö lentokoneen moottoreissa
Moottori on lentokoneen sydän. Pyörivien osien, kuten moottorin tuulettimen, korkeapainekompressorin levyn ja siipien, ei vain tarvitse kestää suurta rasitusta, vaan niillä on myös oltava tietty lämmönkestävyys. Tällaiset työolosuhteet ovat liian kuumia alumiinille ja liian tiheitä teräkselle. Titaani on paras valinta. Titaanilla on hyvä korkeiden lämpötilojen kestävyys, virumiskestävyys ja hapettumisenkestävyys 300-650 asteen lämpötiloissa. Samaan aikaan tärkeä moottorin suorituskyvyn indikaattori on työntövoiman ja painon suhde, joka on moottorin tuottaman työntövoiman suhde sen massaan. Varhaisimpien moottoreiden työntövoima-painosuhde oli 2:3, mutta nyt se voi olla jopa 10. Mitä korkeampi työntövoima-painosuhde on, sitä parempi moottorin suorituskyky. Titaaniseoksen käyttö alkuperäisen nikkelipohjaisen korkean lämpötilan seoksen sijaan voi vähentää moottorin massaa ja parantaa huomattavasti lentokoneen moottorin työntövoima-painosuhdetta. Titaania käytetään yhä enemmän lentokoneiden moottoreissa. Kehittyneissä ulkomaisissa ilmailumoottoreissa korkean lämpötilan titaaniseoksen osuus on 25–40 % moottorin kokonaismassasta. Esimerkiksi kolmannen sukupolven F100-moottorin titaaniseospitoisuus on 25 % ja neljännen sukupolven moottorin F119 titaaniseospitoisuus 40 %.
Lentokoneen moottorikomponentit edellyttävät titaaniseoksilta hyvää välitöntä lujuutta, lämmönkestävyyttä, kestävää lujuutta, korkean lämpötilan virumiskestävyyttä ja rakenteellista vakautta huoneenlämpötilasta korkeampiin lämpötiloihin. Vaikka tyyppisten ja lähes - -tyyppisten titaaniseosten vetolujuus on korkea huoneenlämpötilasta noin 300 asteeseen, seosten virumislujuus ja lämmönkestävyys heikkenee jyrkästi korkeammissa lämpötiloissa, joten tyyppiset titaaniseokset ovat harvinaisia. käytetty. Käytetään lentokoneiden moottoreissa. Alfa- ja lähes{8}}tyyppisillä titaaniseoksilla on hyvät virumisominaisuudet, kestävyys ja hitsattavuus, ja ne soveltuvat käytettäväksi korkeissa lämpötiloissa.
titaaniseoksella ei ole vain hyviä kuumatyöskentelyominaisuuksia, vaan sillä on myös hyvät kattavat ominaisuudet keski- ja korkeissa lämpötiloissa. Siksi -tyyppisiä, lähes - -tyyppisiä ja - -tyyppisiä titaaniseoksia käytetään laajalti ilmailun moottoreissa.
Tällä hetkellä ilmailu- ja avaruusmoottoreissa käytettävien korkean lämpötilan titaaniseosten enimmäiskäyttölämpötila on nostettu 350 astetta 600 asteeseen, mikä voi täyttää edistyneiden moottoreiden materiaalitarpeet. Titaaniseostutkijoiden ympäri maailmaa puoli vuosisataa kestäneiden ponnistelujen jälkeen Ti811 (Ti-8Al-1Mo-1V), Ti-6Al-2Zr -1Mo-1V, Ti-2.25Al-11Sn-5Zr-1Mo-0.25Si, Ti{{ 18}}.25Al-11Sn-5Zr, Ti-6Al-1.5Cr-2.5Mo-0.5Fe{{29} }.3Si, Ti-5Al-4Mo-4Cr-2Sn-2Zr, Ti-6Al-2Sn{ {38}}Zr-6Mo, Ti-6.2Al- 2.8Mo-2Nb-2Sn-2.1Zr{{48} }.3Cr, Ti-6Al-2.75Sn-4Zr-4Mo-0.45Si, Ti-5.8Al{{59} }Sn -3.5 Zr-0.7Nb-0.5Mo-0.35Si-0.06C) jne. seos.
Ti811 (Ti-8Al-1Mo-1V) -seoksen etuna on alhainen tiheys, korkea kimmokerroin, erinomainen tärinänvaimennuskyky, hyvä lämmönkestävyys, hyvä hitsauskyky ja hyvä muovattavuus . Sen ominaisjäykkyys on korkein kaikista teollisista titaaniseosista. /. Zhao Yongqing et ai. Teimme perusteellisen tutkimuksen Ti811-lejeeringin lämpöstabiilisuudesta ja korkean lämpötilan väsymissuorituskyvystä sekä tutkimme mikrorakenteen ja näytteen pinnan tilan vaikutusta Ti811-seoksen lämpöstabiilisuuteen. Tulokset osoittavat, että Ti811-lejeeringillä, jolla on tasaakselinen rakenne ja kaksitilarakenne, on hyvä lämmönkestävyys; neulamainen rakenne heikentää Ti811-seoksen lämpöstabiilisuutta. Lisäksi tutkimukset ovat osoittaneet, että kun Ti811-seosta kuumennetaan 425 asteeseen, pinnan oksidikerroksella ja altistusajalla ei ole merkittävää vaikutusta seoksen lämpöstabiilisuuteen.
Korkeissa 350 asteen ja 500 asteen lämpötiloissa Ti811-seoksen väsymisherkkyys kasvaa lämpötilan noustessa. Viruminen on tärkeä tekijä, joka vaikuttaa Ti811-seoksen FF-vaurioon korkeissa lämpötiloissa. Siirtymäamplitudin muutokset vaikuttavat väsymykseen. Jännitystekijöiden ja kulumisen rooli ja mekanismi FF-prosessin aikana.
Tällä hetkellä käytännölliset lämmönkestävät titaaniseokset ovat Ti1100 ja IMI834, joita on käytetty EJ2000 ja 55-712 muunnetuissa moottoreissa. "Titaanipalon" onnettomuuksien esiintymisen vuoksi paloa hidastavat titaaniseokset ovat herättäneet yhä enemmän huomiota. Yhdysvallat, Venäjä ja muut maat ovat kehittäneet uusia titaaniseoksia, joilla on hyvät palonestoominaisuudet. Alloy C on erittäin luja paloa hidastava titaaniseos, jonka on kehittänyt Pratt & Whitney Yhdysvalloissa. Sitä on käytetty F119-moottorin vektorisuutinkomponenttina. Lejeerinkin nimellinen koostumus on Ti-35V-15Cr (massaosuus, %), ja seos sisältää suuren määrän kallista metallivanadiinia. , yhdistettynä siihen, että Alloy-C-seosharkkojen kuuma muodonmuutosprosessi vaatii joidenkin erikoislaitteiden käyttöä, mikä nostaa edelleen materiaalin hintaa. Venäjä on tutkinut edullisia Ti-Cu-seoksia ja raportoinut BT25- ja BT36-lejeeringeistä. Kiinalaiset tieteelliset tutkijat ovat tehneet systemaattisen yhteenvedon ja asianmukaisen arvion moottoreiden titaaniseosten varhaisesta tutkimustyöstä.
