Các công nghệ chủ yếu trong thiết kế, gia công và sử dụng vật liệu hợp kim titan nhiệt độ cao tiên tiến
Hợp kim titan nhiệt độ cao 600 độ, hợp kim titan chống cháy, hợp kim TiAl và vật liệu composite SiCf/Ti là những hợp kim titan nhiệt độ cao hiệu suất cao mới. So với vật liệu hợp kim titan thông thường, độ trưởng thành kỹ thuật của chúng thấp hơn. Do các đặc tính vận hành và yêu cầu thiết kế của động cơ tiên tiến, đặc biệt là các bộ phận quay được sử dụng trong môi trường nhiệt độ cao, cần phải thực hiện một số lượng lớn các nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật, chẳng hạn như tương tác từ biến-mỏi-môi trường trong môi trường nhiệt độ cao. , khả năng chống cháy và hiệu ứng kết cấu vi mô. Ảnh hưởng của hiệu suất mỏi, công nghệ toàn vẹn bề mặt, phân tích ứng suất dư bên trong và bề mặt của vật rèn và các bộ phận cũng như tác động của nó đến hiệu suất sử dụng, dự đoán tuổi thọ sử dụng và phân tích lỗi, v.v., để giải quyết các công nghệ chính như thiết kế vật liệu và quy trình sản xuất liên quan đến kỹ thuật ứng dụng.
Công nghệ kiểm soát độ tinh khiết và đồng nhất cao của các thành phần phôi công nghiệp
Quá trình hợp kim của hợp kim TA29, TB12 và TiAl rất phức tạp, hàm lượng các nguyên tố hợp kim cao và độ dẻo thấp. Việc chuẩn bị các thỏi hợp kim như vậy là khó khăn. Đó là khó khăn và dễ bị phân biệt. Sử dụng quy trình nấu chảy lò hồ quang điện điện cực tiêu hao chân không truyền thống, số lần nóng chảy phải được tăng lên một cách thích hợp và phải kiểm soát dòng điện nóng chảy, dòng co, kích thước phôi, phương pháp làm mát nồi nấu kim loại, v.v. Đối với hợp kim TiAl, quá trình nóng chảy plasma lạnh có thể được sử dụng để sản xuất thỏi. Quá trình nóng chảy lò sưởi lạnh có thể loại bỏ hiệu quả các tạp chất và cải thiện sự phân tách thành phần, điều này đặc biệt quan trọng đối với vật liệu hợp kim titan được sử dụng trong các bộ phận quay chính của động cơ. Nước ta đã có nhiều thiết bị luyện plasma lạnh, có khả năng và điều kiện nghiên cứu trong phòng thí nghiệm và sản xuất công nghiệp.
Thanh quy mô lớn và công nghệ chuẩn bị rèn đặc biệt
Nguyên liệu hợp kim titan để rèn hàng không thường sử dụng thanh và các vật rèn lớn như đĩa bánh xe, vỏ, vỉ và cánh quạt thường sử dụng Thanh vuông Titan. Đối với các cánh máy nén nhỏ và các bộ phận rèn cánh tuabin,Thanh Titan lớp 5được sử dụng. Khi các động cơ tiên tiến có xu hướng áp dụng dạng cấu trúc của các khối liền khối và các khối liền khối, các thông số kỹ thuật của các thanh và vật rèn tương ứng sẽ tăng lên. Kiểm soát tính đồng nhất của các thanh quy mô lớn là rất quan trọng để đảm bảo chất lượng rèn. Cần phải lựa chọn thiết bị rèn tiên tiến phù hợp, quy trình rèn thiết kế tối ưu. Đối với các thỏi hợp kim TB12 và TiAl, do khả năng chống biến dạng rèn cao của kim loại đúc, độ dẻo quá trình thấp, độ nhạy với nhiệt độ biến dạng và các vết nứt rèn dễ rèn, nên các thỏi phải được chuẩn bị bằng quy trình ép đùn nhiệt độ cao để chuẩn bị lớn -thanh quy mô, không chỉ Có thể cải thiện tính đồng nhất của biến dạng, có thể đảm bảo đủ biến dạng, đồng thời có thể cải thiện hiệu quả sản xuất và độ ổn định hàng loạt của thanh.
Cấu trúc vi mô và kết cấu tinh thể của hợp kim titan là những yếu tố chính ảnh hưởng đến tính chất cơ học do tính dị hướng của pha. Kiểm soát hình thái của cấu trúc vi mô của vật rèn và tính đồng nhất của cấu trúc vi mô và kết cấu không chỉ có thể cải thiện mức hiệu suất trung bình mà còn cải thiện hiệu suất tương tác mỏi-độ rão của các bộ phận, nghĩa là hiệu suất mỏi tải và giảm số lượng khác nhau lô. Phân tán dữ liệu hiệu suất của các thành phần thứ cấp. Đối với các hợp kim titan nhiệt độ cao mới này, đặc biệt là hợp kim TiAl, do sự ra đời của cấu trúc có trật tự, vấn đề kết cấu phức tạp và quan trọng hơn, đồng thời ảnh hưởng đến hiệu suất mỏi chu kỳ cao-thấp và hiệu suất mỏi tải cũng phức tạp hơn. Cấu trúc và kết cấu phải được kiểm soát chặt chẽ trong quá trình chuẩn bị thanh và vật rèn.
Công nghệ gia công các bộ phận blisk tích hợp và tích hợp
Do sự cải tiến liên tục về mức hiệu suất của các động cơ tiên tiến, các blisk tích hợp và blisk tích hợp đã trở thành một xu hướng phát triển. Lưỡi dao tổng thể có cấu trúc phức tạp, khả năng mở kênh kém, lưỡi mỏng, độ uốn và xoắn lớn, độ cứng kém và dễ biến dạng. Thiết kế đòi hỏi độ chính xác hình học ngày càng cao và chất lượng toàn diện. Việc bảo lãnh ngày càng khó khăn hơn. Đối với vòng cánh tích hợp và vòng lá tích hợp của máy nén có kích thước lưỡi nhỏ, cánh máy bay thường được xử lý bằng phương pháp phay CNC tốc độ cao để kiểm soát biến dạng của bộ phận và công nghệ trang trí ánh sáng rung được sử dụng để cải thiện sự phân bố ứng suất dư trên bề mặt của chi tiết. Bề mặt được mài và đánh bóng bằng dòng mài mòn, hình dạng lưỡi dao có độ chính xác kích thước cao, sai số hình dạng lưỡi nhỏ hơn 0.1mm và độ nhám bề mặt lưỡi Ra đạt mức 0.2μm, giúp cải thiện chất lượng bề mặt và tính toàn vẹn bề mặt của các bộ phận. Nên sử dụng phương pháp điện hóa để xử lý biên dạng của lưỡi hợp kim TiAl.
Nghiên cứu về hiệu suất mệt mỏi chu kỳ cực cao
Trên thực tế, không có giới hạn độ mỏi chu kỳ cao đối với vật liệu hợp kim titan. Cả hai phiên bản 1999 và 2004 của Chương trình toàn vẹn kết cấu động cơ (ENSIP) tại Hoa Kỳ đều yêu cầu tuổi thọ mỏi ở chu kỳ cao của các bộ phận động cơ hợp kim titan phải đạt tối thiểu 109 chu kỳ. Khi ứng suất tác dụng giảm, vị trí bắt đầu vết nứt mỏi có xu hướng xuất hiện từ bề mặt vào bên trong. Đối với các lưỡi hợp kim titan nhiệt độ cao 600 độ, các lưỡi hỗn hợp ma trận titan và các lưỡi hợp kim TiAl, hiệu suất mỏi của các lưỡi dao rất nhạy cảm với ứng suất rung, do đó cần nghiên cứu đầy đủ về đặc tính và hiệu suất mỏi của chu kỳ cực cao. Lựa chọn hợp lý các phương pháp tăng cường bề mặt thích hợp, chẳng hạn như tăng cường sốc bằng laser và đánh bóng độ dẻo thấp, có thể cải thiện hiệu suất mỏi chu kỳ cực cao của lưỡi dao và ngăn ngừa hư hỏng bên trong và hỏng hóc nghiêm trọng do hỏng lưỡi dao.
