Teknologi utama untuk desain, pemrosesan, dan penggunaan material paduan titanium bersuhu tinggi yang canggih
Paduan titanium suhu tinggi 600 derajat, paduan titanium tahan api, paduan TiAl, dan material komposit SiCf/Ti adalah paduan titanium suhu tinggi berkinerja tinggi yang baru. Dibandingkan dengan bahan paduan titanium biasa, kematangan teknisnya lebih rendah. Mengingat karakteristik layanan dan persyaratan desain mesin canggih, terutama bagian berputar yang digunakan di lingkungan bersuhu tinggi, sejumlah besar penelitian aplikasi teknik perlu dilakukan, seperti interaksi mulur-kelelahan-lingkungan di lingkungan bersuhu tinggi. , ketahanan api, dan efek tekstur mikro. Pengaruh kinerja kelelahan, teknologi integritas permukaan, analisis tegangan sisa internal dan permukaan tempa dan suku cadang serta dampaknya terhadap kinerja layanan, prediksi masa pakai dan analisis kegagalan, dll., untuk menyelesaikan teknologi utama seperti desain material dan proses manufaktur yang terkait dengan teknik aplikasi.
Teknologi kontrol pemurnian dan homogenisasi tinggi komponen ingot industri
Paduan paduan TA29, TB12 dan TiAl rumit, kandungan unsur paduannya tinggi, dan plastisitasnya rendah. Pembuatan ingot paduan semacam itu sulit dilakukan. Hal ini sulit dan rentan terhadap segregasi. Dengan menggunakan proses peleburan tungku busur listrik elektroda konsumsi vakum tradisional, jumlah waktu peleburan harus ditingkatkan secara tepat, dan arus peleburan, arus penyusutan, ukuran ingot, metode pendinginan wadah, dll. Untuk paduan TiAl, proses peleburan plasma cold hearth dapat digunakan untuk memproduksi ingot. Proses peleburan perapian dingin dapat secara efektif menghilangkan inklusi dan meningkatkan segregasi komposisi, yang khususnya penting untuk material paduan titanium yang digunakan pada bagian-bagian mesin yang berputar. Negara kita sudah memiliki banyak peralatan peleburan plasma cold hearth, serta memiliki kemampuan dan kondisi penelitian laboratorium dan produksi industri.
Batangan skala besar dan teknologi persiapan penempaan khusus
Bahan baku paduan titanium untuk tempa penerbangan umumnya menggunakan batangan, dan tempa berukuran besar seperti cakram roda, casing, blisk, dan bilah kipas umumnya menggunakan Titanium Square Bar. Untuk bilah kompresor kecil dan penempaan bilah turbin,Batangan Titanium Kelas 5digunakan. Karena mesin canggih cenderung mengadopsi bentuk struktural blisk integral dan blisk integral, spesifikasi tempa dan batangan yang sesuai meningkat. Mengontrol keseragaman batangan skala besar sangat penting untuk menjamin kualitas tempa. Penting untuk memilih peralatan penempaan tingkat lanjut yang sesuai, proses penempaan desain yang dioptimalkan. Untuk ingot paduan TB12 dan TiAl, karena ketahanan deformasi tempa yang tinggi dari logam cor, plastisitas proses yang rendah, kepekaan terhadap suhu deformasi, dan mudah retak selama penempaan, ingot harus disiapkan dengan proses blanking ekstrusi suhu tinggi untuk mempersiapkan besar -skala batangan, tidak hanya Keseragaman deformasi dapat ditingkatkan, deformasi yang cukup dapat dipastikan, dan efisiensi produksi serta stabilitas batch batangan juga dapat ditingkatkan.
Struktur mikro dan tekstur kristalografi paduan titanium merupakan faktor utama yang mempengaruhi sifat mekanik karena anisotropi fase. Mengontrol morfologi struktur mikro tempa dan keseragaman struktur mikro dan tekstur tidak hanya dapat meningkatkan tingkat kinerja rata-rata, tetapi juga meningkatkan kinerja interaksi mulur-kelelahan bagian-bagian, yaitu kinerja kelelahan beban, dan mengurangi jumlah perbedaan. batch. Penyebaran data kinerja komponen sekunder. Untuk paduan titanium suhu tinggi baru ini, terutama paduan TiAl, karena pengenalan struktur yang teratur, masalah tekstur menjadi lebih rumit dan penting, dan pengaruh terhadap kinerja kelelahan siklus tinggi-rendah dan kinerja kelelahan beban juga lebih rumit. Struktur dan tekstur harus dikontrol secara ketat dalam persiapan batangan dan tempa.
Teknologi pemesinan suku cadang blisk integral dan blisk integral
Karena peningkatan berkelanjutan pada tingkat kinerja mesin canggih, blisk integral dan blisk integral telah menjadi tren perkembangan. Bilah blisk keseluruhan memiliki struktur yang rumit, bukaan saluran yang buruk, bilah tipis, tekukan dan torsi yang besar, kekakuan yang buruk, dan deformasi yang mudah. Desainnya membutuhkan akurasi geometris yang semakin tinggi serta kualitas yang komprehensif. Jaminan semakin sulit. Untuk blisk integral dan cincin daun integral kompresor dengan ukuran bilah kecil, airfoil umumnya diproses dengan metode penggilingan CNC berkecepatan tinggi untuk mengontrol deformasi bagian, dan teknologi dekorasi cahaya getaran digunakan untuk meningkatkan distribusi tegangan sisa. pada permukaan bagian tersebut. Permukaannya digiling dan dipoles aliran abrasif, bentuk bilah memiliki akurasi dimensi yang tinggi, kesalahan bentuk bilah kurang dari 0.1mm, dan kekasaran permukaan bilah Ra mencapai level 0.2μm, Yang meningkatkan kualitas permukaan dan integritas permukaan bagian. Metode elektrokimia harus digunakan untuk memproses profil bilah paduan TiAl.
Penelitian tentang kinerja kelelahan siklus ultra-tinggi
Faktanya, tidak ada batasan kelelahan siklus tinggi untuk material paduan titanium. Baik Engine Structural Integrity Program (ENSIP) edisi 1999 dan 2004 di Amerika mensyaratkan umur kelelahan siklus tinggi pada suku cadang mesin paduan titanium harus mencapai minimal 109 siklus. Ketika tegangan yang diberikan berkurang, posisi inisiasi retak lelah cenderung terjadi dari permukaan ke bagian dalam. Untuk blisk paduan titanium suhu tinggi 600 derajat, blisk komposit matriks titanium, dan bilah paduan TiAl, kinerja kelelahan bilah sangat sensitif terhadap tekanan getaran, sehingga perilaku dan kinerja kelelahan siklus ultra-tinggi harus dipelajari sepenuhnya. Pemilihan metode penguatan permukaan yang tepat secara wajar, seperti penguatan kejut laser dan pemolesan plastisitas rendah, dapat meningkatkan kinerja kelelahan siklus ultra-tinggi pada blade dan mencegah kerusakan internal dan kegagalan besar yang disebabkan oleh kegagalan blade.
