淺析航空材料技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與展望

摘 要：先進(jìn)的材料能夠有效的支撐航空航天技術(shù)的發(fā)展，本文重點(diǎn)研究了航空材料技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，并展望了未來(lái)航空材料技術(shù)的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：航空材料技術(shù)；發(fā)展現(xiàn)狀；展望

中圖分類(lèi)號(hào)：V25 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）33-0363-01

引 言

先進(jìn)的材料是推動(dòng)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。隨著科技的發(fā)展，航空技術(shù)對(duì)先進(jìn)材料的依賴(lài)性越來(lái)越大，所以要將航空材料技術(shù)的發(fā)展作為優(yōu)先發(fā)展的技術(shù)。

1 航空材料技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 高溫合金材料技術(shù)

高溫合金材料是航空發(fā)動(dòng)機(jī)的主要材料之一，這是因?yàn)楦邷睾辖鸩牧夏軌驖M(mǎn)足飛行器燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的耐高溫要求。在目前的航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造材料中，高溫合金材料已經(jīng)占據(jù)了半壁江山。新單晶合金超冷葉片已經(jīng)投入了正式的使用，粉末高溫合金也被作為渦輪盤(pán)的主要材料全面的應(yīng)用，并且進(jìn)行了技術(shù)上的更新，使工作溫度由前代的650℃提高到了750℃和850℃。但是我國(guó)所使用的變形盤(pán)，最高工作溫度還是處于650℃，不能很好的滿(mǎn)足高推重比發(fā)動(dòng)機(jī)的要求，嚴(yán)重影響了我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展腳步。所以目前的主要研究方向就是將粉末高溫合金的純凈度進(jìn)行提高，加強(qiáng)粉末冶金工藝和鑄鍛工藝技術(shù)，將渦輪盤(pán)最高工作溫度推進(jìn)至850℃之上。

1.2 鋁合金材料技術(shù)

鋁合金材料既有鋼的比強(qiáng)度和比剛度，還有小于鋼的密度，是十分適合航空發(fā)展的材料。航空飛機(jī)材料的主要特點(diǎn)就是高強(qiáng)度、輕質(zhì)量和高可靠性，鋁合金材料完美的滿(mǎn)足這些要求。鋁合金的發(fā)展是隨著科技的革新而不斷演變的，先后經(jīng)歷了靜強(qiáng)度鋁合金、耐腐蝕鋁合金和高純鋁合金，其主要的應(yīng)用范圍是機(jī)體的制造，無(wú)論是民用飛機(jī)還是軍用飛機(jī)都在機(jī)體的制造中使用了大量的鋁合金材料。比如：波音737、波音747、波音757、波音767和空客A320等民用飛機(jī)，F(xiàn)15、F16、F22等戰(zhàn)斗機(jī)都是用了鋁合金材料，從技術(shù)上將飛機(jī)的重量進(jìn)行了降低，同時(shí)也增加了機(jī)體的穩(wěn)定性。從某種程度上來(lái)說(shuō)，鋁合金材料的應(yīng)用可以代表一個(gè)國(guó)家在航空技術(shù)上的水準(zhǔn)，我國(guó)在鋁合金材料的研發(fā)上有著很大的進(jìn)展，對(duì)航空事業(yè)的發(fā)展起到了很強(qiáng)的推動(dòng)作用。

1.3 鈦合金材料技術(shù)

鋁合金材料雖然是被廣泛應(yīng)用于機(jī)體的制造上，在航空發(fā)展中占據(jù)很重要的地位，但是鋁合金材料還具有一定的缺陷，在承受溫度的載荷上很低。所以鈦合金材料應(yīng)運(yùn)而生，在航空材料中加鈦可以有效的解決鋁合金溫度載荷低的缺點(diǎn)，使機(jī)體更加的堅(jiān)固和穩(wěn)定。同時(shí)鈦合金也具有極高的強(qiáng)度、韌性和可焊性等優(yōu)點(diǎn)，所以鈦合金的使用就代表了飛機(jī)的先進(jìn)程度。但是我國(guó)鈦合金材料技術(shù)的發(fā)展起步較晚，相比于西方發(fā)達(dá)國(guó)家還有著不小的差距，這也成為了制約我國(guó)航空事業(yè)發(fā)展的障礙。所以要加大對(duì)鈦合金的研發(fā)力度，努力學(xué)習(xí)西方的先進(jìn)技術(shù)手段，剔除糟粕、取其精華，推動(dòng)鈦合金材料技術(shù)的發(fā)展。

1.4 超高強(qiáng)度鋼材料

超高強(qiáng)度鋼材料在飛機(jī)制造中的使用量并不大，但是卻有著無(wú)可取代的作用。超高強(qiáng)度鋼材料的主要應(yīng)用范圍在飛機(jī)的起落架、翼梁和承力螺栓等部位，這都是保障飛機(jī)安全的重要零件，使用超高強(qiáng)度鋼材料進(jìn)行這些部位的制造能夠最大限度的保證飛機(jī)的安全和穩(wěn)定。超高強(qiáng)度鋼材料主要分為三種，既低合金、中合金和高合金超高強(qiáng)度鋼，低合金鋼的碳含量一般在0.3～0.5%，能夠保證鋼的淬透性，主要用于飛機(jī)大梁、發(fā)動(dòng)機(jī)軸等部位的制造；中合金鋼的碳含量大約為0.4%，有較高的淬透性，主要用于發(fā)動(dòng)機(jī)零件的制造；高合金鋼又分為馬氏體時(shí)效鋼、Ni-4Co型鋼和沉淀硬化剛，其中碳含量分別為0.03%、0.20～0.30%，主要應(yīng)用在航空器結(jié)構(gòu)件和高壓容器等。利用不同性能的鋼材料可以有效的控制飛機(jī)的使用壽命和成本投入，我國(guó)超高強(qiáng)度鋼材料的發(fā)展已經(jīng)走在了前列，應(yīng)該加大研發(fā)力度來(lái)進(jìn)一步加強(qiáng)超高強(qiáng)度鋼材料的質(zhì)量，并且研發(fā)新型的超高強(qiáng)度鋼材料。

1.5 復(fù)合材料技術(shù)

復(fù)合材料具有很多的優(yōu)質(zhì)特性，比如高強(qiáng)度、高模量、高導(dǎo)熱性等。復(fù)合材料在航空發(fā)展上的應(yīng)用已經(jīng)有著幾十年的歷史，通過(guò)這幾十年來(lái)的發(fā)展，復(fù)合材料在飛行器上的應(yīng)用已經(jīng)從小部件的材料發(fā)展成了承力結(jié)構(gòu)的材料，占據(jù)了重要的地位。很多先進(jìn)的飛機(jī)都在使用大量的復(fù)合材料來(lái)制造，復(fù)合材料主要包括先進(jìn)樹(shù)脂基復(fù)合材料、金屬基復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料等。同時(shí)復(fù)合材料的主要優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在以下四點(diǎn)：①智能化；②多功能化；③質(zhì)量輕、性能強(qiáng)；④成本低，雖然我國(guó)在先進(jìn)復(fù)合材料上的研發(fā)已經(jīng)有著很大的突破，但是和西方國(guó)家相比還是有著一定的差距，所以要加大力度對(duì)復(fù)合材料的強(qiáng)度、韌性和整體性能進(jìn)行研發(fā)，使復(fù)合材料技術(shù)更加的先進(jìn)。

2 航空材料技術(shù)的展望

航空材料技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是低成本、多種類(lèi)、高性能。要對(duì)傳統(tǒng)的材料加大研發(fā)力度，在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上進(jìn)行技術(shù)的革新，保證材料技術(shù)能夠跟上航空技術(shù)的發(fā)展腳步，同時(shí)要控制好成本的投入，將材料性能和一體化產(chǎn)品制造納入研發(fā)體系，以高技術(shù)含量和先進(jìn)制造技術(shù)為依托來(lái)發(fā)展航空材料技術(shù)。同時(shí)大力研發(fā)新型的航空材料，讓航空材料實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、通用化，完善航空材料體系，推動(dòng)航空材料的健康發(fā)展。

3 結(jié) 論

綜上所述，航空材料技術(shù)的發(fā)展是航空事業(yè)的有力支撐，先進(jìn)的航空材料技術(shù)能夠加快航空事業(yè)的發(fā)展腳步，提高我國(guó)整體的航空技術(shù)層次，這樣才能縮短與發(fā)達(dá)國(guó)家之間的差距，促進(jìn)航空技術(shù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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收稿日期：2018-10-9