適用于制作飛機(jī)零部件的鈦合金分析

潘虹

摘要：本文主要圍繞飛機(jī)零部件制造工作展開研究，通過分析當(dāng)前應(yīng)用相對(duì)較廣的飛機(jī)零部件鈦合金材料和其具體性能，探究鈦合金材料的特點(diǎn)和相關(guān)制造技術(shù)的具體應(yīng)用，分析其應(yīng)用過程中仍存在的問題，研究其新時(shí)期在飛機(jī)零部件領(lǐng)域的發(fā)展方向，推動(dòng)鈦合金材料和制造技術(shù)等實(shí)現(xiàn)新的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：飛機(jī) 零部件 鈦合金 具體分析

隨鈦合金制造工藝等的不斷發(fā)展，鈦合金在飛機(jī)零部件領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸增多。在此發(fā)展形勢(shì)下，國(guó)家長(zhǎng)期跟蹤國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，同時(shí)致力于自主創(chuàng)新，逐漸攻破了鈦合金技術(shù)的眾多難關(guān)，制造出了高性能鈦合金材料，提高了鈦合金在飛機(jī)零部件領(lǐng)域的應(yīng)用率，對(duì)推動(dòng)飛機(jī)零部件質(zhì)量提升等具有重要意義。

一、鈦合金應(yīng)用于飛機(jī)零部件制作的舉例分析

與傳統(tǒng)材料相比，鈦合金可以滿足飛機(jī)零部件在密度、強(qiáng)度等方面的要求，同時(shí)還可以與碳纖維復(fù)合材料保持較好的相容性，因而在當(dāng)前航空結(jié)構(gòu)材料中具有較為廣泛的應(yīng)用。當(dāng)前來(lái)說(shuō)，當(dāng)前飛機(jī)上的零部件材料大約有百分之八是鈦合金材料，在制作起落架的過程中，可以選擇具有良好可鍛性的近β型材料，結(jié)合其具體要求來(lái)選擇材料的具體類型。而在制作后整流罩的過程中，可以選擇氧化性相對(duì)較好的鈦合金材料，傳統(tǒng)的起落架結(jié)構(gòu)和吊掛等部位也可以選擇應(yīng)用鈦合金作為主要的材料。在當(dāng)前飛機(jī)復(fù)合材料使用量逐漸增加的情況下，鈦合金復(fù)合材料的應(yīng)用相對(duì)較多，因而逐漸取代鋁合金，作為飛機(jī)零部件的主要材料使用。就相關(guān)報(bào)道指出，美國(guó)一家公司新研制出了一種新的鈦合金材料，該材料可以滿足抗高溫以及抗蠕變要求，因而在制造飛機(jī)特殊材料的過程中，可以選擇應(yīng)用該材料制和相關(guān)材料制作飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)艙和噴管等，對(duì)推動(dòng)飛機(jī)制造業(yè)向前發(fā)展等具有重要意義。

二、鈦合金產(chǎn)品近凈成型工藝的特點(diǎn)和應(yīng)用

鈦合金的熱導(dǎo)率相對(duì)較低，其相關(guān)性能導(dǎo)致該類材料的制作周期相對(duì)較長(zhǎng)，因而其在飛機(jī)零部件制造領(lǐng)域的應(yīng)用也受到了影響。就當(dāng)前來(lái)說(shuō)，鈦合金產(chǎn)品在熔模精密鑄造方面具有相對(duì)較廣的應(yīng)用。具體應(yīng)用過程中可以發(fā)現(xiàn)，該類零件制造方法可以降低零部件表面的粗糙度，同時(shí)還可以提升其尺寸精度，對(duì)制造工藝要求比較復(fù)雜的零部件而言，該類產(chǎn)品的應(yīng)用范圍和應(yīng)用領(lǐng)域等也相對(duì)較廣，可以滿足多方面的金屬材料利用要求，對(duì)提高產(chǎn)品的整體利用率等具有重要意義。在對(duì)飛機(jī)安全性能要求逐漸提高的今天，該類零部件加工方法的應(yīng)用將會(huì)逐漸增多。此外，等溫鍛造也是當(dāng)前飛機(jī)零部件制造過程中常用的一種技術(shù)，與傳統(tǒng)鍛造技術(shù)相比，利用該技術(shù)可以提高對(duì)鍛件尺寸的控制效率，在制造精度要求高的材料的過程中，可以極大的提高產(chǎn)品的成功率，同時(shí)節(jié)省施工過程中應(yīng)用的各類材料，因而可以有效降低飛機(jī)制造過程中產(chǎn)生的制造成本。同時(shí)，該類材料在應(yīng)用過程中的鍛造載荷相對(duì)比較小，因而應(yīng)用的設(shè)備噸位等也相對(duì)比較小，成品的微觀組織比較相似，可以滿足飛機(jī)零部件的機(jī)械性能要求。在波音777飛機(jī)上應(yīng)用使用該方法制造的鈦合金鍛件的頻率也逐漸增高，實(shí)現(xiàn)了翻倍式增長(zhǎng)。最后，粉末激光成型技術(shù)也是當(dāng)前應(yīng)用相對(duì)較廣的一種飛機(jī)零部件制造技術(shù)，利用該方法制造相關(guān)材料的過程中可以發(fā)現(xiàn)，零部件制造過程中的模具投入和鍛造設(shè)備投入都明顯減少，同時(shí)其后續(xù)的毛胚加工量等也得到了控制，材料的利用率不斷提高。在該方式下，飛機(jī)零部件制造可以逐漸擺脫傳統(tǒng)的拼接制造工藝方法，轉(zhuǎn)而使用整體制造的方式開展各項(xiàng)活動(dòng)，應(yīng)用于模具選擇和零部件裝配等的時(shí)間明顯減少，對(duì)降低飛機(jī)制造的整體成本等具有重要意義。當(dāng)前來(lái)說(shuō)，c919的機(jī)頭天窗骨架應(yīng)用了該項(xiàng)技術(shù)，但是其在其它方面應(yīng)用的頻率相對(duì)較低，將會(huì)隨著技術(shù)發(fā)展而逐漸擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。

三、國(guó)內(nèi)的航空鈦合金發(fā)展趨勢(shì)

國(guó)內(nèi)民用飛機(jī)發(fā)展過程中更強(qiáng)調(diào)材料的經(jīng)濟(jì)型和安全性，而鈦合金材料大多不能滿足重復(fù)使用等要求，因而一般會(huì)選擇鋁合金材料代替鈦合金材料來(lái)制作飛機(jī)零部件。但是隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，鈦合金制造技術(shù)和材料等也會(huì)不斷發(fā)展，逐漸降低其生產(chǎn)成本，繼而滿足飛機(jī)發(fā)展的基本需求。就當(dāng)前來(lái)說(shuō)，首先，鈦合金制造行業(yè)應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)高性能航空鈦合金材料研究工作的重視，通過對(duì)當(dāng)前應(yīng)用的鈦合金的強(qiáng)度和強(qiáng)韌性等進(jìn)行分析，明確其存在的問題和發(fā)展方向，通過引入合金鋼等材料，不斷融合其良好性能來(lái)開展后續(xù)的材料制造工作。其次，相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)航空鈦合金精密鑄件推廣工作的重視，應(yīng)用鈦合金精密鑄件可以逐漸降低產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，其生產(chǎn)成本也可以實(shí)現(xiàn)大幅度的下降，在此基礎(chǔ)上開展后續(xù)各項(xiàng)工作，可以滿足材料的批量生產(chǎn)等要求，在航天和軍工等領(lǐng)域都可以得到極為廣泛的應(yīng)用。但是受到其技術(shù)發(fā)展等的限制，在當(dāng)前應(yīng)用航空鈦合金鑄件開展其后續(xù)各項(xiàng)工作的過程中，該類材料很難滿足機(jī)密航空部件的內(nèi)部質(zhì)量要求，為了實(shí)現(xiàn)更好的發(fā)展，相關(guān)技術(shù)人員還應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)研究，不斷改進(jìn)國(guó)內(nèi)航空鈦合金精密鑄造技術(shù)。最后，由于鈦合金部件應(yīng)用的材料中含有大量造價(jià)高昂的材料，因而其原材料成本相對(duì)較高，影響了其后續(xù)應(yīng)用范圍擴(kuò)大等工作以合理方式開展。但是隨著研究不斷深入可以發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用鐵元素來(lái)代替原有元素開展鈦合金制造工藝，其強(qiáng)度和韌性方面的變化并不是很大，但是制造成本卻明顯降低，因而可以將其作為鈦合金原材料選擇的重要方向之一來(lái)開展后續(xù)各項(xiàng)工作。同時(shí)，技術(shù)人員還應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)材料選擇和材料制作性能要求等方面的重視，在此基礎(chǔ)上開展后續(xù)各項(xiàng)工作，鈦合金材料的性能自然可以得到保障。

四、小結(jié)

鈦合金材料是一種不斷發(fā)展的材料，隨著其合成技術(shù)不斷改進(jìn)，材料的強(qiáng)度、韌性等性能也會(huì)不斷改進(jìn)，相關(guān)人員必須加強(qiáng)對(duì)航空用的鈦合金材料的重視，不斷改進(jìn)其制造工藝，完善材料性能，推動(dòng)鈦合金在飛機(jī)上的應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大，提高飛機(jī)零部件制造的經(jīng)濟(jì)性和安全性。