航空航天材料

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航空材料有哪些

航空材料有哪些

航空材料有哪些
航空材料是指用于航空航天工业的各种材料,其性能要求高,能够满足飞行器在不同环境下的使用需求。

航空材料的种类繁多,包括金属材料、复合材料、塑料材料等。

下面将就航空材料的种类和特点进行介绍。

首先,金属材料是航空工业中最常用的材料之一。

铝合金是最为常见的航空金属材料,具有良好的强度和耐腐蚀性能,同时重量轻,适合用于制造飞机的机身和结构部件。

钛合金也是一种重要的航空金属材料,具有较高的强度和耐高温性能,常用于制造发动机和起落架等零部件。

其次,复合材料在航空工业中也占有重要地位。

复合材料是由两种或两种以上的材料组合而成,具有优异的强度、刚度和耐腐蚀性能。

碳纤维复合材料是其中的代表,具有重量轻、强度高的特点,常用于飞机的机翼和尾翼等部件。

玻璃纤维复合材料也被广泛应用于航空航天领域,具有良好的耐热性和绝缘性能,适合用于制造航天器的外壳和热保护层。

另外,塑料材料在航空工业中也有一定的应用。

聚合物塑料具有重量轻、成型性好的特点,适合用于制造飞机的内饰和部件。

同时,高性能工程塑料也被广泛应用于航空航天领域,具有良好的耐高温、耐腐蚀性能,适合用于制造航天器的结构部件和燃料系统。

总的来说,航空材料种类繁多,每种材料都具有独特的特点和优势,能够满足航空航天工业对材料性能的高要求。

随着航空技术的不断发展,航空材料的种类和性能将会不断提升,为航空航天工业的发展注入新的动力。

航空航天材料标准

航空航天材料标准

航空航天材料标准导言:航空航天工业是国家发展和安全的重要支柱产业,也是科技进步和创新的重要领域。

航空航天材料在这一行业中起着至关重要的作用。

为了确保航空航天材料的质量、性能和安全性,制定一系列规范、规程和标准是非常必要的。

本文将针对航空航天材料标准展开论述,包括材料分类、化学成分、物理性能、加工工艺以及环境适应性等方面。

一、材料分类航空航天材料主要包括金属材料、复合材料和高温合金材料三大类。

其中金属材料主要包括铝合金、钛合金、镍基合金等;复合材料主要包括碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料等;高温合金材料主要包括镍基高温合金、钼基高温合金等。

每一类材料都有其特定的性能要求和适用范围,必须按照相应的标准进行选择和应用。

二、化学成分航空航天材料的化学成分是保证材料性能的重要因素之一。

航空航天材料应按照国家相关标准,控制合金中各元素的化学成分比例。

化学成分的合理控制能够保证材料的强度、韧性、耐腐蚀性等性能满足航空航天工程的要求。

三、物理性能物理性能是评价航空航天材料质量的重要指标之一。

航空航天材料应具备一定的强度、硬度、韧性、疲劳寿命等物理性能。

相关标准应规定了航空航天材料的性能测试方法和要求,确保材料在极端环境下仍能保持良好的物理性能。

四、加工工艺航空航天材料的加工工艺直接影响材料的成型质量和性能。

航空航天材料应按照相关标准的加工要求进行加工和成型。

标准应涵盖各类加工工艺,包括锻造、铸造、喷涂等,确保材料的内部结构和外形形貌符合要求。

五、环境适应性航空航天材料在使用过程中,会受到各种环境因素的影响,如温度、湿度、氧气浓度等。

标准应对航空航天材料的环境适应性进行明确规定,确保材料在各种环境中能够正常运行并保持稳定的性能。

六、质量控制航空航天材料的质量控制是保证航空航天工程安全可靠的重要环节。

标准应明确航空航天材料的质量控制要求,包括材料采购、入库检验、生产加工、出库检验等环节的质量控制要求和方法。

七、检测方法为了确保航空航天材料的质量和性能符合标准要求,相关的检测方法和设备也是必不可少的。

航空航天材料资料

航空航天材料资料

航空航天材料资料航空航天工程是现代科学技术的重要领域之一。

在航空航天领域中,材料的选择和应用非常关键,因为航空航天器需要在极端的环境下进行运行,同时还需要满足高强度、轻质化、耐热性、抗腐蚀等特殊要求。

本文将介绍航空航天材料的种类和特点,以及它们在航空航天领域中的应用。

一、金属材料金属材料在航空航天领域中占据重要地位。

具有良好的导热性、导电性、机械强度和可塑性等优点,常用的金属材料包括铝合金、钛合金和镍基高温合金。

1. 铝合金铝合金是航空领域最常用的金属材料之一。

它们具有较高的强度和良好的可加工性,同时还具备较低的密度,使得航空器在达到一定强度的同时减轻了自身重量。

铝合金常用于制造飞机结构件、发动机外壳和机翼等部件。

2. 钛合金钛合金具有优异的强度、延展性和腐蚀抗性,是航空航天领域中常用的结构材料。

钛合金的密度相对较低,且具有较高的比强度,能够满足航空器强度和重量的要求。

钛合金常用于制造航空发动机、螺旋桨、机身结构件和航空航天器中的零部件。

3. 镍基高温合金镍基高温合金具有优异的高温性能和抗热腐蚀性能,被广泛应用于航空发动机的关键部件,如涡轮叶片和涡轮盘等。

这些合金能够在高温下保持较高的力学强度和抗氧化性能,确保航空发动机的正常运行。

二、复合材料复合材料由两种或更多种不同性质的材料组合而成,以发挥各自的优点并弥补缺点。

航空航天领域中广泛使用的复合材料包括碳纤维复合材料和玻璃纤维复合材料。

1. 碳纤维复合材料碳纤维复合材料由碳纤维和树脂基体组成,具有极高的比强度和刚度、较低的密度、优良的热稳定性和耐腐蚀性。

这些特性使得碳纤维复合材料成为替代传统金属材料的理想选择,被广泛应用于航空航天器的结构件、飞机机翼和车身等部位。

2. 玻璃纤维复合材料玻璃纤维复合材料由玻璃纤维和树脂基体组成,具有较高的强度、较低的密度和较好的耐腐蚀性。

玻璃纤维复合材料较为经济实用,广泛应用于航空器的内部结构件、隔热材料和舱壁等。

航空航天行业的航空材料应用资料

航空航天行业的航空材料应用资料

航空航天行业的航空材料应用资料航空航天行业是现代科技最为发达的领域之一,而航空材料则是支撑航空航天技术创新和发展的基础。

本文旨在提供航空材料的应用资料,介绍航空材料的种类、特性以及在航空航天领域的应用。

一、金属材料金属材料在航空航天领域具有广泛的应用。

其中,铝合金是最常用的金属材料之一。

它具有较低的密度、较高的强度和良好的可塑性,适用于制造飞机的机身、机翼等结构部件。

钛合金也是常见的航空材料,具有较高的强度、耐腐蚀性和高温稳定性,广泛应用于航空发动机及其他高温部件。

除此之外,镁合金、钢材等金属材料在航空航天领域也有相应的应用。

二、复合材料复合材料由两种或多种不同性质的材料组成,通过协同作用而具备更好的性能。

在航空航天行业,碳纤维增强复合材料(CFRP)是最为常见的一种。

CFRP具有轻质、高强度、高刚度等特点,被广泛应用于航空器的结构件、机翼和垂直尾翼等部位。

玻璃纤维增强复合材料(GFRP)也常用于航空材料中,例如制造飞机的地板、内饰板等部件。

三、陶瓷材料陶瓷材料在航空航天领域具有独特的应用价值。

由于其良好的耐高温性、耐腐蚀性和高强度等特性,陶瓷材料被广泛应用于制造航空发动机的涡轮叶片、燃烧室等关键部件。

此外,陶瓷基复合材料也逐渐应用于导弹外壳、航天器隔热层等领域。

四、高温合金高温合金是一类能够在极端高温环境下保持一定强度和稳定性的材料。

在航空发动机、航天器推进系统等高温工况下,高温合金能够有效抵御高温氧化、热腐蚀和热疲劳等损伤。

镍基高温合金、钴基高温合金等是航空材料中常用的高温合金。

五、功能材料功能材料在航空航天领域具有重要的应用。

例如,形状记忆合金(SMA)可以自动跳回到原始的形状,被用于制造航空器中的活动连接件、支架等。

智能材料如聚合物传感器、压电陶瓷、光电材料等,也在航空航天领域扮演着重要角色,用于航空器的结构健康监测、变形控制等领域。

总结起来,航空航天行业的航空材料应用十分广泛,包括金属材料、复合材料、陶瓷材料、高温合金和功能材料等。

航空航天材料的研究及其在航空航天领域中的应用

航空航天材料的研究及其在航空航天领域中的应用

航空航天材料的研究及其在航空航天领域中的应用航空航天材料是指用于制造飞机、卫星、导弹等空中、空间装置的的各种材料。

这些材料的性能要求非常高,因为它们需要耐受高温、高速、高压、低温等艰苦环境,同时也需要具有足够的强度、刚度、耐腐蚀性和稳定性。

因此,对航空航天材料的研究和发展显得尤为重要。

一、传统航空航天材料传统的航空航天材料主要包括金属材料和复合材料两类。

金属材料是一种传统的航空航天材料,主要包括铝合金、钛合金、镁合金、钢铁等。

这些金属材料具有很高的强度、刚度和稳定性,在航空航天领域中有着广泛的应用。

比如制造飞机的机身、引擎等部件都需要使用金属材料。

复合材料是由不同种类的材料(通常是纤维和树脂)组合而成的材料。

它具有轻重比低、强度高、抗腐蚀性好等优点。

复合材料主要应用于飞机外壳、导弹副翼等部件。

二、新型航空航天材料新型的航空航天材料主要是指高温合金、陶瓷材料、纳米材料等。

这些材料的研究和应用,开拓了新的航空航天领域。

高温合金具有极高的高温强度和抗氧化性能,是制造涡轮机、火箭发动机等航空航天装置的理想材料。

高温合金的应用可以提高发动机的温度工作区间,从而提高能源利用效率,降低机械设备的质量,进一步降低航空器的燃油消耗。

陶瓷材料具有良好的耐磨损性和高温稳定性,可以用于制造高强度、高刚度的瓷质导向盘等部件。

预计在未来的航空航天领域有广泛的应用。

纳米材料具有小体积、高表面积和特殊的物理和化学性质,作为航空航天材料的新型材料被广泛研究。

纳米材料可以应用于制造集成电路、纳米传感器、智能化复合材料等。

三、未来的航空航天材料趋势未来,航空航天材料的研究将更加注重环保和可持续性。

研究人员将致力于寻找更加环保和能够回收利用的新型材料,以减少对环境的损害和减少资源浪费。

同时,航空航天材料的未来趋势将会更加注重多功能性。

研究了具有多功能性的材料,不仅保证了强度和稳定性,同时也具有其他特殊功能,比如抗辐射、自修复等。

总之,航空航天材料的发展离不开研究人员的不断努力。

五种常见的航空器件材料及其在航空航天行业中的应用效果

五种常见的航空器件材料及其在航空航天行业中的应用效果

五种常见的航空器件材料及其在航空航天行业中的应用效果航空航天行业对材料的要求非常高,因为航空器件必须在极端的条件下保持稳定和可靠。

本文将介绍五种常见的航空器件材料以及它们在航空航天行业中的应用效果。

1. 高温合金高温合金是一种能够在高温环境下保持力学性能的材料。

它主要由镍、铁、钴等金属元素组成,并添加了一定比例的铝、钛和其他合金元素。

高温合金广泛应用于航空发动机的涡轮叶片、燃烧室和涡轮盘等部件中。

这些部件在运行过程中需要承受高温和高压的条件,而高温合金具有优异的耐高温性能和抗氧化性,能够保证航空发动机的稳定运行。

2. 碳纤维复合材料碳纤维复合材料由碳纤维和树脂基体组成,具有轻质、高强度、高刚度和抗腐蚀等优点。

因此,碳纤维复合材料广泛应用于航空航天行业中的结构件,如飞机机身、机翼和升降舵等。

相比传统的金属结构材料,碳纤维复合材料具有更高的强度和刚度,同时能够减轻航空器的重量,提高燃油效率。

3. 铝合金铝合金是一种轻质、耐腐蚀的材料,具有良好的可锻性和可加工性。

在航空航天行业中,铝合金被广泛应用于飞机的机身结构、外壳、翼梁等部件。

由于铝合金的密度相对较低,使用铝合金材料能够减轻飞机的重量,提高燃油效率。

此外,铝合金还具有较好的抗腐蚀性能,能够在恶劣的大气环境下保持稳定。

4. 钛合金钛合金是一种具有优异力学性能和抗腐蚀性的材料。

在航空航天行业中,钛合金被广泛应用于飞机的结构部件、发动机部件和航天器的外壳等。

钛合金具有较低的密度和较高的强度,能够减轻航空器的重量,并提高其耐久性和可靠性。

此外,钛合金还具有良好的抗腐蚀性能,在恶劣的外部环境中表现出色。

5. 高分子复合材料高分子复合材料是一种由高分子基体和增强纤维(如玻璃纤维、碳纤维)组成的材料。

它具有较高的强度和刚度,并且重量较轻。

在航空航天行业中,高分子复合材料被广泛应用于航天器的结构件、航空器的内饰和飞机的轻质部件。

高分子复合材料具有良好的机械性能和耐腐蚀性能,能够满足航空器在极端条件下的使用要求。

航空航天材料概论

航空航天材料概论

航空航天材料概论概述:航空航天材料是一类非常特殊的材料,它与军事应用密切相关。

与此同时,航空航天材料的进步又对现代工业产生了深远的影响。

推动航空航天领域新材料新工艺的发展,能够引领和带动相关技术进步和产业发展,衍生出更为广泛的、军民两用的新材料和新工艺。

本文根据公开出版物的资料进行了摘录和汇总,使读者可以对航空航天材料有一个基本的认识。

一、航空航天材料的分类航空航天材料既是研制生产航空航天产品的物质保障,又是推动航空航天产品更新换代的技术基础。

从材料本身的性质划分,航空航天材料分为金属材料、无机非金属材料、高分子材料和先进复合材料 4大类;按使用功能,又可分为结构材料和功能材料两大类。

对于结构材料而言,最关键的要求是质轻高强和高温耐蚀;功能材料则包括微电子和光电子材料、传感器敏感元材料、功能陶瓷材料、光纤材料、信息显示与存储材料、隐身材料以及智能材料。

对于航空材料来说,包括三大类材料,飞机机体材料、发动机材料、机载设备材料。

而航天材料则包括运载火箭箭体材料、火箭发动机材料、航天飞行器材料、航天功能材料等。

具体到材料的层面,航空航天材料涉及范围较广,包括铝合金、钛合金、镁合金等轻合金,超高强度钢,高温钛合金、镍基高温合金、金属间化合物(钛铝系、铌铝系、钼硅系)、难熔金属及其合金等高温金属结构材料,玻璃纤维、碳纤维、芳酰胺纤维、芳杂环纤维、超高分子量聚乙烯纤维等复合材料增强体材料,环氧树脂、双马来酰亚胺树脂、热固性聚酰亚胺树脂、酚醛树脂、氰酸酯树脂、聚芳基乙炔树脂等复合材料基体材料,先进金属基及无机非金属基复合材料,先进金属间化合物基复合材料,先进陶瓷材料,先进碳/碳复合材料以及先进功能材料。

二、航空航天材料简介1.铝合金飞机机身结构材料应用构成比例预测表明,21世纪初期占主导地位的材料是铝合金。

开发航空航天技术用铝合金时首先要解决的课题,是如何在保证高使用可靠性及良好工艺性的前提下减轻结构质量。

目前急待解决的问题是开发具有良好焊接性能的高强铝合金,并将其用于制造整体焊接结构。

航天航空领域材料的研究与应用

航天航空领域材料的研究与应用

航天航空领域材料的研究与应用随着工业技术的发展,航空航天行业已经成为现代科技中最重要的部分之一。

因此,航天航空领域的材料性能和质量要求非常高。

对于这一行业来说,材料的研究和应用直接关系到飞行器的航行安全。

本文将探讨航天航空领域的材料研究和应用。

1.航天航空领域的材料类型飞机、火箭、卫星等航空航天器具有良好的强度、韧性、耐腐蚀性、耐高温性和耐低温性等多方面的硬性要求,因此材料的选择极为重要。

在航天航空领域,常见的材料有:(1)金属材料:金属材料具有较高的强度和韧性,常用的金属材料有铝、钛、镁等。

(2)复合材料:复合材料是由两种或两种以上的不同材料组成的,具有优异的力学性能,如碳纤维、玻璃纤维增强聚合物、金属基、陶瓷基、碳/碳复合材料等。

(3)高性能陶瓷材料:高性能陶瓷材料具有高强度、高硬度、高抗磨损性、高耐腐蚀性和高温应力等特性,应用于航天航空领域时,主要用于热防护部件,如热障涂层、耐热陶瓷。

(4)先进合金材料:先进合金材料主要是一些高性能金属合金,如钛合金、镍基合金等,具有良好的强度、高温耐性和防腐抗蚀性能,在航天航空领域中,应用于高温部件、高压部件和涡轮发动机叶片等方面。

2.材料的性能测试与评价在材料使用之前,需要对其进行性能测试。

航天航空领域的材料性能也不例外。

常见的材料性能测试包括:(1)机械性能测试:力学性能测试是飞行器材料测试的基础,其中包括拉伸试验、压缩试验、剪切试验等等。

(2)燃烧性能测试:燃烧性能测试通常涉及两个方面,一是材料在燃烧时产生的烟雾和有害气体,二是材料的自燃性和火灾发生的敏感性。

(3)热稳定性测试:高温稳定性是航天航空领域材料性能测试的关键,因为宇宙空间中既有极低温度也有极高温度。

(4)耐腐蚀性测试:材料在航空航天领域需要能长期承受严重的外部环境,尤其是极端温度、高截面速度和高辐射等情况下的腐蚀。

3.常见航空航天材料的应用(1)碳纤维复合材料:碳纤维具有良好的抗拉强度和重量比,被广泛应用于卫星和火箭的结构中。

航空航天工业的航空材料资料

航空航天工业的航空材料资料

航空航天工业的航空材料资料航空航天工业作为现代工业的重要组成部分,对材料的需求极为严苛。

航空材料是指在航空航天领域中使用的特种材料,其性能要求高,能够耐受高温、高压、高速等极端环境,同时具备轻量化、高强度和耐腐蚀性等特点。

本文将重点介绍航空材料的种类以及其在航空航天工业中的应用。

一、金属材料金属材料是航空工程中最常用的材料之一,具有良好的强度和机械性能。

航空工程中常用的金属材料包括铝合金、钛合金和镍基高温合金等。

1. 铝合金铝合金是航空航天工业中最广泛使用的金属材料之一。

它具有良好的热导性、导电性和可塑性,同时具备较低的密度,能够在保证结构强度的前提下降低整体重量。

铝合金常用于制造飞机机身、发动机外壳和燃油箱等部件。

2. 钛合金钛合金具有高强度、低密度和良好的耐腐蚀性能,是航空航天工业中的重要材料。

它能够耐受高温和高气压环境,并具备良好的可塑性和焊接性。

钛合金常用于制造飞机的机翼、发动机叶片和航空航天器的结构件。

3. 镍基高温合金镍基高温合金具有优良的高温强度和耐腐蚀性,被广泛应用于航空发动机等高温环境下的部件制造中。

镍基高温合金能够在高温下保持较高的力学性能和稳定性,确保发动机的可靠运行。

二、复合材料复合材料由两个或更多不同性质的材料组合而成,其综合性能优于单一材料。

航空工程中广泛使用的复合材料主要包括碳纤维复合材料和玻璃纤维复合材料。

1. 碳纤维复合材料碳纤维复合材料具有重量轻、强度高、刚性好等特点,是航空领域中重要的结构材料。

它具备优异的耐腐蚀性和热稳定性,适用于高速飞行器和航空器件的制造。

碳纤维复合材料常用于制造飞机机身、机翼和直升机旋翼等部件。

2. 玻璃纤维复合材料玻璃纤维复合材料具有良好的耐热性、隔热性和电绝缘性能,被广泛应用于航空航天工业中。

它具备较低的成本和良好的机械性能,常用于制造飞机的内饰、绝缘材料和导航设备外壳等。

三、陶瓷材料陶瓷材料具有优异的耐高温、抗腐蚀和隔热性能,在航空发动机等高温环境下起到重要的作用。

航空航天行业中的航空材料使用指南

航空航天行业中的航空材料使用指南

航空航天行业中的航空材料使用指南在如今高度发达的航空航天行业中,航空材料的选用和应用至关重要。

航空材料不仅需要具备良好的强度和耐久性,还需要具备轻量化和高温性能等特征,以满足飞行器在恶劣环境下的运行需求。

本文将为您介绍航空航天行业中常见的航空材料及其使用指南。

一、金属材料金属材料是航空航天行业中最为常用的材料之一,具备良好的机械性能和热工性能。

以下是航空航天行业中常见的金属材料及其应用指南:1. 铝合金:铝合金具有轻质、高强度和良好的耐腐蚀性能。

在航空航天行业中,铝合金常用于制造飞机机身、发动机外罩等部件。

对于铝合金的应用,需要注意其强度和耐热性能,以确保飞行器在极端环境下的安全运行。

2. 钛合金:钛合金具有优异的强度、耐腐蚀性和低密度等特性,广泛应用于航空航天行业。

钛合金常用于制造发动机叶片、航天器外壳等部件。

在选用钛合金时,需要考虑其成本和加工难度,以确保在满足性能需求的同时,控制成本。

3. 镁合金:镁合金具有轻质、高强度和耐腐蚀性能,被广泛应用于航空航天行业的结构件和发动机部件中。

然而,镁合金在高温下易发生氧化燃烧,因此在使用时需要采取相应的防火措施。

二、复合材料复合材料是由两种或两种以上的材料组成的复合结构材料,其具备良好的轻量化和高强度特性,在航空航天行业中得到广泛应用。

以下是航空航天行业中常见的复合材料及其应用指南:1. 碳纤维增强复合材料(CFRP):CFRP具有优异的强度和刚度,同时具备良好的抗腐蚀性能。

在航空航天行业中,CFRP常用于制造飞机机翼、垂直尾翼等结构件。

在使用CFRP时,需注意其制造工艺及接合方式,以确保结构的可靠性。

2. 玻璃纤维增强复合材料(GFRP):GFRP具有良好的机械性能和阻燃性能,常用于制造航空航天行业中的舱壁、内饰件等。

在选用GFRP时,需考虑其强度、刚度和阻燃性能,以满足设计要求。

3. 陶瓷基复合材料:陶瓷基复合材料以其高温性能和耐磨性能而备受关注。

航空航天材料概论

航空航天材料概论

航空航天材料概论航空航天材料是指用于航空航天工业领域的各种材料,包括金属、合金、复合材料等。

航空航天工业对材料的要求非常高,因为航空航天器需要在极端的环境条件下运行,如高温、低温、高速等。

因此,航空航天材料必须具备优异的机械性能、耐腐蚀性能、导热性能和防火性能,以确保飞行器的安全和可靠性。

1.金属材料:-铝合金:铝合金是一种轻质、强度高的材料,常用于制造飞机机身和结构件。

-钛合金:钛合金具有良好的强度、抗腐蚀性和热稳定性,通常用于制造飞机发动机部件和航空航天器的结构件。

-镍基高温合金:镍基高温合金具有良好的高温强度和抗氧化性能,适用于制造航空发动机叶片和涡轮燃气轮机等。

2.复合材料:-碳纤维增强复合材料(CFRP):碳纤维增强复合材料具有高强度、低密度和良好的抗腐蚀性能,广泛应用于航空航天领域,如飞机机身、机翼和直升机旋翼等。

-玻璃纤维增强复合材料(GFRP):玻璃纤维增强复合材料是一种常见的低成本复合材料,常用于制造小型飞机和无人机的结构件。

-高温复合材料:高温复合材料具有良好的耐高温性能,适用于制造航空发动机和航天器的高温部件,如热结构件和隔热材料等。

除了上述材料外,还有许多其他特殊用途的航空航天材料,如陶瓷材料、聚合物材料和金属复合材料等。

这些材料在航空航天工业中发挥着重要的作用。

未来,随着航空航天技术的发展和应用领域的扩展,航空航天材料将继续面临新的挑战和机遇。

例如,航空航天材料的研发方向可能包括降低材料的密度、提高材料的强度和耐热性能,以适应新一代航空航天器的需求。

总之,航空航天材料是航空航天工业中不可或缺的重要组成部分,对于飞行器的安全和可靠性至关重要。

通过不断的研究和创新,航空航天材料将继续为航空航天技术的发展做出重要贡献。

航空航天材料

航空航天材料

航空航天材料简介航空航天材料是专门用于航空航天工业的材料,其具有优异的性能和特殊的要求。

由于航空航天领域的特殊性,航空航天材料需要具备高强度、轻质和耐高温等特点,以满足航空航天器在高速、高温、高压等极端工况下的使用需求。

航空航天材料的研究和应用对航空航天领域的发展具有重要的意义。

本文将介绍航空航天材料的类型,典型应用以及未来发展趋势。

航空航天材料的分类根据材料的组成和特性,航空航天材料可以分为以下几类:1.金属材料:包括铝合金、钛合金和镍基高温合金等。

金属材料具有高强度、良好的可塑性和导热性能,被广泛应用于航空航天器的结构件和发动机部件中。

2.复合材料:由两种或两种以上的材料组成,具有综合性能优异的特点。

常见的航空航天复合材料有碳纤维增强复合材料(CFRP)、玻璃纤维增强复合材料(GFRP)和陶瓷基复合材料等。

复合材料的轻质、高强度和优良的抗腐蚀性能使其成为航空航天器结构件的重要材料。

3.高温材料:用于航空航天领域的高温材料需要具备良好的耐高温性能和热稳定性。

常见的航空航天高温材料有陶瓷材料、金属陶瓷复合材料和高温合金等。

这些材料可用于航空航天发动机的高温部件,如涡轮叶片和燃烧室等。

4.涂层材料:用于改善航空航天器的表面性能和保护结构件的材料。

涂层材料通常可以提高材料的阻燃性能、耐腐蚀性能和耐磨性能。

常见的航空航天涂层材料有陶瓷涂层、金属涂层和聚合物涂层等。

航空航天材料的应用航空航天材料广泛应用于航空器和航天器的结构件、发动机部件、燃烧室、涡轮叶片等关键部位,以及导航系统、传感器和航天仪器设备等。

1.结构件:航空航天器的结构件需要具备高强度、轻质和耐腐蚀性能,以确保航空器的安全和稳定飞行。

金属材料和复合材料广泛应用于航空器的飞行表面、机身结构和舱壁等。

2.发动机部件:航空航天发动机的温度和压力都非常高,因此需要耐高温和高压的材料。

金属高温合金和陶瓷材料常被用于制造航空发动机的涡轮叶片、燃烧室和喷嘴等关键部件。

航空航天材料的研究进展及发展趋势

航空航天材料的研究进展及发展趋势

航空航天材料是指在航空航天领域中使用的材料,其具有高强度、轻量、耐高温、耐腐蚀、抗氧化等特性。

随着航空航天技术的不断发展,对航空航天材料的要求也越来越高,因此,对航空航天材料的研究进展及发展趋势进行探讨是非常重要的。

目前,航空航天材料的研究进展主要包括以下几个方面:1. 高性能复合材料:复合材料是由两种或两种以上的材料组合而成的材料,具有轻量、高强度、高模量等特性,是航空航天领域中应用最广泛的材料之一。

目前,高性能复合材料的研究重点在于如何提高材料的强度、模量、韧性等性能,以满足更高的航空航天技术要求。

2. 轻质合金:轻质合金是一种密度较低、强度较高的金属材料,如钛合金、铝合金等。

目前,轻质合金的研究重点在于如何提高材料的强度、韧性、耐腐蚀性等性能,以满足更高的航空航天技术要求。

3. 先进陶瓷材料:陶瓷材料具有高强度、高硬度、耐高温、耐腐蚀等特性,是航空航天领域中重要的材料之一。

目前,先进陶瓷材料的研究重点在于如何提高材料的韧性、耐磨性、抗氧化性等性能,以满足更高的航空航天技术要求。

4. 先进复合材料:先进复合材料是一种由纤维和基体组成的复合材料,具有高强度、高模量、高韧性等特性,是航空航天领域中重要的材料之一。

目前,先进复合材料的研究重点在于如何提高材料的强度、模量、韧性等性能,以满足更高的航空航天技术要求。

未来,航空航天材料的发展趋势主要包括以下几个方面:1. 轻量化:随着航空航天技术的不断发展,对材料的重量要求也越来越高,因此,未来的研究重点在于如何开发更轻质的材料,如纳米复合材料、超轻合金等。

2. 高性能化:随着航空航天技术的不断发展,对材料的性能要求也越来越高,因此,未来的研究重点在于如何提高材料的强度、模量、韧性等性能,以满足更高的航空航天技术要求。

3. 智能化:随着人工智能技术的不断发展,未来的研究重点在于如何将人工智能技术应用于航空航天材料的研发和生产中,以提高材料的性能和可靠性。

航空航天材料研究与发展趋势

航空航天材料研究与发展趋势

航空航天材料研究与发展趋势一、简介航空航天材料的研究与发展是航空航天领域重要的一环。

随着科技的不断进步和人们对飞行安全、效率等方面的要求不断提高,航空航天材料也在不断发展。

本文将从航空航天材料的特点、分类、研究现状、研究重点、研究方法以及发展趋势等方面进行探讨。

二、航空航天材料的特点航空航天材料需要具备良好的机械性能、化学稳定性、耐高低温、耐磨损、抗辐射等特点。

另外,航空航天材料对质量也有非常高的要求,因为它与人们的生命安全直接相关。

三、航空航天材料的分类根据用途的不同,航空航天材料可以分为结构材料、功能材料和特种材料三大类。

1. 结构材料结构材料是航空航天工程中使用最多的材料,主要包括金属材料、复合材料、高分子材料等。

其中,金属材料的优点是强度高、稳定性能好,但也存在重量大、磨损、腐蚀等缺点;复合材料具有较高的比强度和比刚度,但成本也较高;高分子材料相对较轻,成本较低,但使用温度范围较窄。

2. 功能材料功能材料是指在航空航天工程中需要满足某些特殊的功能,如隔热、防腐蚀、电磁波透明等。

积极研究和应用功能材料有助于提高航空航天器的性能和可靠性。

3. 特种材料特种材料主要是指航空航天材料的新型材料,其特点在于具有优异的性能和多种功能。

这些材料往往需要在极端的环境下工作,需要具备耐高温、耐低温、耐辐射等特性。

一些非常规的特种材料,如压电材料和超导材料在航空航天领域也得到了广泛的应用。

四、航空航天材料的研究现状航空航天材料的研究前沿主要是以研究新型材料以及对材料现有性能进行优化和改进为主。

在研究新型材料方面,金属基复合材料、碳复合材料、非晶合金等是航空航天研究中的重点。

同时还有对于材料表面处理技术、波长选择性表面处理技术等方面的探索。

在对材料现有性能进行优化和改进方面,涂层技术、增韧技术、加工技术等关键技术也受到广泛关注。

五、航空航天材料的研究重点航空航天材料的研究重点主要体现在以下几个方面:1. 材料性能的提高为了满足飞行安全、效率等方面的要求,航空航天材料需对材料性能进行优化和改进,使其具有较高的强度、刚度、韧性和稳定性。

航空航天领域中新型材料的开发与应用

航空航天领域中新型材料的开发与应用

航空航天领域中新型材料的开发与应用随着科技的不断发展,航空航天领域对材料的需求也日益增长。

新型材料的开发与应用成为了航空航天技术的重要组成部分,对提高飞行器的性能和安全性至关重要。

本文将重点介绍航空航天领域中几种常见的新型材料以及它们在航空航天领域中的应用。

一、碳纤维复合材料(CFRP)碳纤维复合材料是一种由碳纤维和树脂基体组成的高性能材料。

它具有重量轻、强度高、刚性好、耐腐蚀等优点,因此在航空航天领域中得到了广泛的应用。

例如,它可以用于制造飞机的机身结构、翼面板、尾翼等部件,能够有效减轻飞机的重量,并提高其燃油效率和飞行性能。

二、高温合金材料高温合金材料是一种在高温环境下具有良好性能的金属材料,主要由金属元素和合金元素组成。

在航天领域中,高温合金材料被广泛应用于发动机喷嘴、燃烧室和涡轮叶片等关键部件上。

由于其具有高温强度、耐热蠕变和抗氧化等特性,能够在极端工作条件下保持结构的完整性和性能稳定性。

三、先进复合材料先进复合材料是指由两种或两种以上的不同材料经过复合而成的材料。

航空航天领域中的先进复合材料广泛应用于飞机的机身、翼面板和弦向承力梁等部件。

它具有重量轻、强度高、耐腐蚀、抗疲劳等特点,能够显著提高飞机的性能和安全性。

四、铝锂合金铝锂合金是一种轻质高强度金属材料,由铝和锂等元素组成。

在航空航天领域中,铝锂合金广泛用于制造飞机的结构件,如机身、机翼等。

它的重量轻、强度高、刚性好,能够有效减轻飞机的重量,提高其燃油效率和性能。

五、陶瓷基复合材料陶瓷基复合材料是一种具有陶瓷基体和强化相的复合材料,具有高温强度、良好的耐磨性、抗腐蚀等优点。

在航天领域中,陶瓷基复合材料被广泛应用于制造卫星表面的热控制材料、航天飞行器的热防护材料等。

它的热稳定性好,能够有效抵御高温和极端环境的影响,提高飞行器的安全性和可靠性。

总结起来,航空航天领域中新型材料的开发与应用是推动航空航天技术发展的重要驱动力之一。

碳纤维复合材料、高温合金材料、先进复合材料、铝锂合金和陶瓷基复合材料等都在航空航天领域中发挥着重要作用。

航空航天材料

航空航天材料

航空航天材料
航空航天材料是指在航空航天领域中用于制造飞机、航天器和相关设备的材料。

这些材料需要具备轻质、高强度、耐高温、耐腐蚀等特点,以满足航空航天领域对材料性能的苛刻要求。

首先,航空航天材料的选择至关重要。

在飞机制造中,需要考虑材料的重量和
强度,因此常用的材料包括铝合金、钛合金和复合材料。

铝合金具有轻质、耐腐蚀的特点,适合用于飞机的外壳和结构部件;钛合金具有高强度、耐高温的特点,适合用于发动机和起落架等部件;而复合材料由碳纤维和树脂组成,具有轻质、高强度的特点,适合用于飞机的机翼和尾翼等部件。

其次,航空航天材料需要具备良好的耐高温性能。

在航天器的进入大气层再入
阶段,材料需要承受极高的温度和压力。

因此,航天器常采用碳-碳复合材料和石
墨复合材料来保证其耐高温性能。

这些材料具有良好的热稳定性和导热性能,能够有效地保护航天器免受高温侵蚀。

此外,航空航天材料还需要具备良好的耐腐蚀性能。

在航空器飞行过程中,会
受到大气、雨水、海水等多种腐蚀介质的侵蚀。

因此,材料需要具有良好的耐蚀性能,以保证飞机和航天器的使用寿命和安全性。

常用的防腐蚀材料包括不锈钢、镍基合金和耐蚀涂层等,它们能够有效地抵御各种腐蚀介质的侵蚀,保证航空航天器材料的长期稳定性。

综上所述,航空航天材料在航空航天领域中具有重要的地位。

它们需要具备轻质、高强度、耐高温、耐腐蚀等特点,以满足航空航天领域对材料性能的苛刻要求。

航空航天材料的选择和应用,对于提高飞机和航天器的性能和安全性具有重要意义。

因此,对航空航天材料的研究和开发具有重要意义,将为航空航天技术的发展提供重要支撑。

航空航天材料

航空航天材料

航空航天材料航空航天材料指的是在航空航天领域使用的一类特殊材料,主要用于制造飞机、火箭、卫星和航天飞行器等。

航空航天材料的研发与应用对提高航空航天技术水平起着至关重要的作用。

航空航天材料具有一系列特殊性能,如高强度、高韧性、高温耐受性、抗腐蚀性等。

这些性能要求材料在复杂的飞行环境下能够承受巨大的压力、温度和气流等外界作用力,同时还要保障飞行器的结构完整和功能正常。

因此,航空航天材料的研发需要深入理解材料的物理性质和化学特性,针对不同的应用场景进行合理设计,以满足航空航天领域对材料性能的特殊要求。

传统的航空航天材料主要包括合金、钢和复合材料等。

合金材料具有优异的机械性能和热处理性能,常用于制造发动机、飞机结构和航天器等重要部件。

钢材因其高强度、耐腐蚀性和易加工性被广泛应用于航空航天领域。

复合材料则是由两种或多种不同材料按一定比例组合而成,具有独特的力学性质和优异的比强度,适用于制造轻型、高强度的飞行器结构。

随着航空航天技术的不断发展,对航空航天材料的要求越来越高。

新型航空航天材料在研发与应用中逐渐替代传统材料,推动着航空航天技术的进步。

例如,新一代超高温合金可以耐受极高的温度和压力,用于制造发动机涡轮叶片等高温部件。

碳纤维复合材料具有较高的比强度和刚度,广泛应用于制造新一代航空器的机身和机翼。

新材料的应用不仅可以提高飞行器的性能,还可以减轻结构重量,增加燃油经济性和飞行安全性。

航空航天材料的研发和应用涉及材料科学、力学、化学、工程等多个领域的交叉,需要各方的协同合作。

同时,航空航天材料的研发与应用也受到一系列的制约因素,如成本、可持续性和环境保护等。

因此,在推动航空航天材料的技术进步的同时,也要综合考虑其社会、经济和环境问题,以实现可持续发展的目标。

总体而言,航空航天材料的研发与应用对推动航空航天技术的发展起着至关重要的作用。

通过不断创新与突破,我们可以预见未来航空航天材料将呈现出更多新的材料类型和应用领域,为人类航空航天事业的发展提供更好的支撑。

《航空航天材料》PPT课件

《航空航天材料》PPT课件
以效能为重点
以价格为重点
图4 不同材料使用性能与价格关系 (价格 VS 效能)
对卫星及航天飞机来说,需要最好的材料,而很少考虑材料的 价格,因为选用好材料每减重1克其收益就很显著,反之汽车每 减重1公斤,所得收益很少,而材料在汽车产值中占53%,材料 的价格就影响很大。 材料决定飞机及其发动机的性能,因而有“一代材料,一代飞 机”,“一代材料一代发动机”的说法。
高 压 涡 轮
进气温度(℃)
1350-1500
1550-1750
1800-2100
绝热效率
0.86
0.89-0.90
0.92
冷却
复合冷却
高效冷却
气膜冷却
关键材料
定向凝固或单晶叶片 (1100℃)
粉末涡轮盘 单晶叶片+热障涂层 金属间化物(1200℃)
多孔层板 金属间化物复合材料C/C复合材料
前言
航宇材料的特点
总要求 高质量 高可靠性 保障供应 价格因素
航空材料的特点 高性能(高比强度及比刚度,耐高温) 长寿命(抗疲劳,耐腐蚀与氧化、抗磨损、耐高温) 高可靠性(测试与质量保证的投入高)
投入或损失
可靠性
图1 材料测试投入与报废率的关系
碳基复合材料
钴基合金
高分子基复合材料
Al、Mg基复合材料
可以看出,今后TiAl基材料大幅增加,不耐氧化的碳基及难熔金属也将介入。
应该指出,涡轮前温度提高对发动机推力的提高十分重要,一般来说, 涡轮前温度每提高100℃,推力提高20~25%,热效率提高8%,对材料 来说,难度最大的是涡轮叶片和涡轮盘。对叶片材料来说,目前是镍基 高温合金,由于熔点(1250 ~ 1350 ℃ )所限,工作温度不可能太高, 因而采用以下几种措施: 1.发展更耐高温的合金 2.采用先进制造工艺 铸造高温合金:多晶(1958)-柱晶(1962)-单晶(1970) 3.采用不同冷却技术 对流冷却(60年代初,美61年,中国66年) 冲击冷却 气膜冷却 层板冷却(冷却效果700-800℃) 发汗冷却(难点:碳化问题) 4.发展热障涂层 导热率最低的ZrO2涂层可提高250℃,用于海洋及工业气氛中的抗腐蚀涂 层采用Pt-Al,一般腐蚀采用Al或MCrAlY

航空航天工程师的材料和工艺知识

航空航天工程师的材料和工艺知识

航空航天工程师的材料和工艺知识航空航天工程师是一个高度专业化的职业,需要掌握广泛的技术知识和专业技能。

在航空航天工程领域,材料和工艺知识起着至关重要的作用。

本文将介绍航空航天工程师所需的材料和工艺知识,以及其在航空航天领域的应用。

一、材料知识1. 金属材料航空航天工程中常用的金属材料包括铝合金、钛合金和镍合金等。

铝合金具有良好的强度和韧性,被广泛用于航空器的结构零件;钛合金具有优异的比强度和抗腐蚀性能,适用于高温航空发动机部件;镍合金具有耐高温和抗氧化能力,在涡轮发动机和航空燃烧室中得到广泛应用。

2. 复合材料复合材料由纤维增强材料和基体材料组成,常见的纤维材料包括碳纤维和玻璃纤维等,基体材料可以是树脂、金属或陶瓷等。

复合材料具有高强度、高刚度和低密度的特点,被广泛应用于航空航天器的结构中,例如飞机机身、翼面和卫星结构等。

3. 高温材料在航空航天领域中,高温材料用于制造耐高温的零部件,如发动机涡轮叶片、燃气轮机和航天器的隔热材料等。

典型的高温材料包括陶瓷、陶瓷复合材料和金属陶瓷复合材料等,它们能够在极端高温环境下保持稳定的性能。

二、工艺知识1. 锻造航空航天工程中常用的锻造工艺包括自由锻造、模锻和精密锻造等。

锻造是通过对金属材料施加压力,在加热的条件下使其产生塑性变形,从而得到所需形状的零部件。

锻造工艺能够提高金属材料的机械性能和抗疲劳性能,因此在制造航空发动机和机身等关键部件时被广泛采用。

2. 焊接航空航天领域中,焊接技术用于连接和修复金属材料。

常见的焊接方法包括电弧焊、激光焊和电子束焊等。

焊接技术需要严格控制焊接参数和工艺,以确保焊接接头的质量和可靠性。

在航空航天工程中,焊接常用于制造飞机结构和发动机部件。

3. 熔融沉积熔融沉积是一种将金属材料熔化并沉积在基材上的工艺。

常见的熔融沉积方法包括等离子喷涂、激光熔覆和电弧熔覆等。

熔融沉积工艺能够在表面形成附着层,具有较高的耐磨损性和高温抗氧化性能,适用于航空航天器的修复和加工。

航天常用结构材料

航天常用结构材料

固体火箭发动机
遥感卫星
核能电站
燃气电站 刹车制动系统
液体火箭发动机
冲压发动机 空天飞行器热防护系统
覆盖的使用温度宽,应用领域广,军用不可替代、民用市场广阔。
纤维增强陶瓷基复合材料
• CMC材料空间应用主要包括:
• 推进系统——液体火箭和固体火箭发动机,以及卫星动力系统;头锥、 前缘、机身襟翼、舱体结构 • 热防护系统——可重复使用飞行器(空天飞行器超高速飞行器)的长寿 命TPS和热结构构件; • 热端部件——航空与火箭发动机燃烧室内衬、火焰筒、喷口导流叶片、 涡轮导向叶片、涡轮外环及尾喷管相关构件;飞机刹车盘
需求:记忆合金展开,解锁机构
需求:高性能叠层式压电陶瓷(带应变反馈)。
结构功能材料
航空航天器蒙皮中植入能探测激光、
核辐射等多种传感器,形成智能蒙皮,
可用于对敌方威胁进行监视和预警。 美国正在为未来的弹道导弹监视和
预警卫星研究在复合材料蒙皮中植入智
能传感器。这种智能蒙皮将安装在天基 NASA的科学家已经在实 验一种由聚合物所制成的柔性 气凝胶,作为太空飞船在穿过 大气层时的绝缘材料。
智能材料七 大功能 传感功能 反馈功能 信息识别与 积累功能 响应功能 自诊断能力 自修复能力 自适应能力
超材料是指一些具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合 结构或复合材料。通过在材料的关键物理尺寸上的结构有序设计, 可以突破某些表现自然规律的限制,从而获得超常的材料功能。
结构功能材料
• • • 由上面板、下面板和多孔蜂窝 夹芯组成。 承受轴压、侧压、弯曲时能发 挥较高的材料性能,可阻止结 构失稳, 起结构隔离和隔热作用。
铝蜂窝夹层结构板(卫星结构)
空间结构-常用复合材料
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航天用特殊材料加工技术论文学校:上海第二工业大学学院:机电工程学院专业:机械工程及自动化指导老师:李学磊班级:11机自A1学号:20114810336姓名:潘磊涡轮叶片——镍基高温合金一、零件的结构特点涡轮叶片一般指涡轮工作叶片和导向叶片。

工作叶片的外型结构由叶身、缘板、过渡段、榫齿等组成,内型结构包括横向肋、纵向肋、找流柱和积叠轴。

导向叶片由外缘板、叶身和内缘板构成。

涡轮是处于燃烧室后面的一个高温部件,燃烧室中产生的高温高压燃气首先经过燃气导向叶片,此时会被整流并通过在收敛管道中将部分压力能转化为动能而加速,最后被赋予一定的角度以更有效地冲击涡轮工作叶片。

涡轮叶片处于温度最高、应力最复杂、环境最恶劣的部位。

在涡轮发动机中叶片无论是压气机叶片还是涡轮叶片,它们的数量最多,而发动机就是依靠这众多的叶片完成对气体的压缩和膨胀,以及以最高的效率产生强大的动力来推动飞机前进的工作。

涡轮叶片是一种特殊的零件,它的数量多,形状复杂,要求高,加工难度大,而且是故障多发的零件,一直以来各发动机厂的生产的关键。

目前航空发动机涡轮叶片都采用空心结构。

就是在涡轮叶片上设计了很多细小的管道,可以使高压冷空气通过这些管道流经高温叶片,起到强制冷却作用,以提高涡轮的耐热性能。

为了提高航空发动机中燃气涡轮的效率,增加航空发动机推重比,就必须提高发动机燃烧室出口燃气温度也即涡轮前的进口温度。

也就必须提高涡轮叶片(导叶+动叶)的高温性能。

为此,人们在涡轮叶片设计、高温材料的研制、冷却方法研究及表面涂层等方面作了大量的工作。

二、材料的发展过程、分类、性能、组织镍基高温合金(以下简称镍基合金)是30年代后期开始研制的。

英国于1941年首先生产出镍基合金Nimonic 75(Ni-20Cr-0.4Ti);为了提高蠕变强度又添加铝,研制出Nimonic 80(Ni-20Cr-2.5Ti-1.3Al)。

美国于40年代中期,苏联于40年代后期,中国于50年代中期也研制出镍基合金。

镍基合金的发展包括两个方面:合金成分的改进和生产工艺的革新。

50年代初,真空熔炼技术的发展,为炼制含高铝和钛的镍基合金创造了条件。

初期的镍基合金大都是变形合金。

50年代后期,由于涡轮叶片工作温度的提高,要求合金有更高的高温强度,但是合金的强度高了,就难以变形,甚至不能变形,于是采用熔模精密铸造工艺,发展出一系列具有良好高温强度的铸造合金。

60年代中期发展出性能更好的定向结晶和单晶高温合金以及粉末冶金高温合金。

为了满足舰船和工业燃气轮机的需要,60年代以来还发展出一批抗热腐蚀性能较好、组织稳定的高铬镍基合金。

在从40年代初到70年代末大约40年的时间内,镍基合金的工作温度从700℃提高到1100℃,平均每年提高10℃左右。

镍基高温合金的发展趋势见图1。

变形高温合金变形高温合金是指可以进行热、冷变形加工,工作温度范围-253~1320℃,具有良好的力学性能和综合的强、韧性指标,具有较高的抗氧化、抗腐蚀性能的一类合金。

按其热处理工艺可分为固溶强化型合金和时效强化型合金。

1、固溶强化型合金使用温度范围为900~1300℃,最高抗氧化温度达1320℃。

例如GH128合金,室温拉伸强度为850MPa、屈服强度为350MPa;1000℃拉伸强度为140MPa、延伸率为85%,1000℃、30MPa应力的持久寿命为200小时、延伸率40%。

固溶合金一般用于制作航空、航天发动机燃烧室、机匣等部件。

2、时效强化型合金使用温度为-253~950℃,一般用于制作航空、航天发动机的涡轮盘与叶片等结构件。

制作涡轮盘的合金工作温度为-253~700℃,要求具有良好的高低温强度和抗疲劳性能。

例如:GH4169合金,在650℃的最高屈服强度达1000MPa;制作叶片的合金温度可达950℃,例如:GH220合金,950℃的拉伸强度为490MPa,940℃、200MPa的持久寿命大于40小时。

变形高温合金主要为航天、航空、核能、石油民用工业提供结构锻件、饼材、环件、棒材、板材、管材、带材和丝材。

铸造高温合金铸造高温合金是指可以或只能用铸造方法成型零件的一类高温合金。

其主要特点是:1.具有更宽的成分范围由于可不必兼顾其变形加工性能,合金的设计可以集中考虑优化其使用性能。

如对于镍基高温合金,可通过调整成分使γ’含量达60%或更高,从而在高达合金熔点85%的温度下,合金仍能保持优良性能。

2.具有更广阔的应用领域由于铸造方法具有的特殊优点,可根据零件的使用需要,设计、制造出近终形或无余量的具有任意复杂结构和形状的高温合金铸件。

根据铸造合金的使用温度,可以分为以下三类:第一类:在-253~650℃使用的等轴晶铸造高温合金这类合金在很大的范围温度内具有良好的综合性能,特别是在低温下能保持强度和塑性均不下降。

如在航空、航天发动机上用量较大的K4169合金,其650℃拉伸强度为1000MPa、屈服强度850MPa、拉伸塑性15%;650℃,620MPa应力下的持久寿命为200小时。

已用于制作航空发动机中的扩压器机匣及航天发动机中各种泵用复杂结构件等。

第二类:在650~950℃使用的等轴晶铸造高温合金这类合金在高温下有较高的力学性能及抗热腐蚀性能。

例如K419合金,950℃时,拉伸强度大于700MPa、拉伸塑性大于6%;950℃,200小时的持久强度极限大于230MPa。

这类合金适于用做航空发动机涡轮叶片、导向叶片及整铸涡轮。

第三类:在950~1100℃使用的定向凝固柱晶和单晶高温合金这类合金在此温度范围内具有优良的综合性能和抗氧化、抗热腐蚀性能。

例如DD402单晶合金,1100℃、130MPa的应力下持久寿命大于100小时。

这是国内使用温度最高的涡轮叶片材料,适用于制作新型高性能发动机的一级涡轮叶片。

随着精密铸造工艺技术的不断提高,新的特殊工艺也不断出现。

细晶铸造技术、定向凝固技术、复杂薄壁结构件的CA技术等都使铸造高温合金水平大大提高,应用范围不断提高。

粉末冶金高温合金采用雾化高温合金粉末,经热等静压成型或热等静压后再经锻造成型的生产工艺制造出高温合金粉末的产品。

采用粉末冶金工艺,由于粉末颗粒细小,冷却速度快,从而成分均匀,无宏观偏析,而且晶粒细小,热加工性能好,金属利用率高,成本低,尤其是合金的屈服强度和疲劳性能有较大的提高。

FGH95粉末冶金高温合金,650℃拉伸强度1500MPa;1034MPa应力下持久寿命大于50小时,是当前在650℃工作条件下强度水平最高的一种盘件粉末冶金高温合金。

粉末冶金高温合金可以满足应力水平较高的发动机的使用要求,是高推重比发动机涡轮盘、压气机盘和涡轮挡板等高温部件的选择材料。

氧化物弥散强化(ODS)合金是采用独特的机械合金化(MA)工艺,超细的(小于50nm)在高温下具有超稳定的氧化物弥散强化相均匀地分散于合金基体中,而形成的一种特殊的高温合金。

其合金强度在接近合金本身熔点的条件下仍可维持,具有优良的高温蠕变性能、优越的高温抗氧化性能、抗碳、硫腐蚀性能。

目前已实现商业化生产的主要有三种ODS合金:MA956合金在氧化气氛下使用温度可达1350℃,居高温合金抗氧化、抗碳、硫腐蚀之首位。

可用于航空发动机燃烧室内衬。

MA754合金在氧化气氛下使用温度可达1250℃并保持相当高的高温强度、耐中碱玻璃腐蚀。

现已用于制作航空发动机导向器蓖齿环和导向叶片。

MA6000合金在1100℃拉伸强度为222MPa、屈服强度为192MPa;1100℃,1000小时持久强度为127MPa,居高温合金之首位,可用于航空发动机叶片。

金属间化合物高温材料金属间化合物高温材料是近期研究开发的一类有重要应用前景的、轻比重高温材料。

十几年来,对金属间化合物的基础性研究、合金设计、工艺流程的开发以及应用研究已经成熟,尤其在Ti-Al、Ni-Al和Fe-Al系材料的制备加工技术、韧化和强化、力学性能以及应用研究方面取得了令人瞩目的成就。

Ti3Al基合金(TAC-1),TiAl基合金(TAC-2)以及Ti2AlNb基合金具有低密度(3.8~5.8g/cm3)、高温高强度、高钢度以及优异的抗氧化、抗蠕变等优点,可以使结构件减重35~50%。

Ni3Al基合金,MX-246具有很好的耐腐蚀、耐磨损和耐气蚀性能,展示出极好的应用前景。

Fe3Al基合金具有良好的抗氧化耐磨蚀性能,在中温(小于600℃)有较高强度,成本低,是一种可以部分取代不锈钢的新材料。

环境高温合金在民用工业的很多领域,服役的构件材料都处于高温的腐蚀环境中。

为满足市场需要,根据材料的使用环境,归类出系列高温合金。

1、高温合金母合金系列2、抗腐蚀高温合金板、棒、丝、带、管及锻件3、高强度、耐腐蚀高温合金棒材、弹簧丝、焊丝、板、带材、锻件4、耐玻璃腐蚀系列产品5、环境耐蚀、硬表面耐磨高温合金系列6、特种精密铸造零件(叶片、增压涡轮、涡轮转子、导向器、仪表接头)7、玻棉生产用离心器、高温轴及辅件8、钢坯加热炉用钴基合金耐热垫块和滑轨9、阀门座圈10、铸造“U”形电阻带11、离心铸管系列12、纳米材料系列产品13、轻比重高温结构材料14、功能材料(膨胀合金、高温高弹性合金、恒弹性合金系列)15、生物医学材料系列产品16、电子工程用靶材系列产品17、动力装置喷嘴系列产品18、司太立合金耐磨片19、超高温抗氧化腐蚀炉辊、辐射管。

镍基合金是高温合金中应用最广、高温强度最高的一类合金。

其主要原因,一是镍基合金中可以溶解较多合金元素,且能保持较好的组织稳定性;二是可以形成共格有序的A3B型金属间化合物γ'[Ni3(Al,Ti)]相作为强化相,使合金得到有效的强化,获得比铁基高温合金和钴基高温合金更高的高温强度;三是含铬的镍基合金具有比铁基高温合金更好的抗氧化和抗燃气腐蚀能力。

镍基合金含有十多种元素,其中Cr主要起抗氧化和抗腐蚀作用,其他元素主要起强化作用。

根据它们的强化作用方式可分为:固溶强化元素,如钨、钼、钴、铬和钒等;沉淀强化元素,如铝、钛、铌和钽;晶界强化元素,如硼、锆、镁和稀土元素等。

镍基高温合金按强化方式有固溶强化型合金和沉淀强化型合金。

·固溶强化型合金具有一定的高温强度,良好的抗氧化,抗热腐蚀,抗冷、热疲劳性能,并有良好的塑性和焊接性等,可用于制造工作温度较高、承受应力不大(每平方毫米几公斤力,见表1)的部件,如燃气轮机的燃烧室。

·沉淀强化型合金通常综合采用固溶强化、沉淀强化和晶界强化三种强化方式,因而具有良好的高温蠕变强度、抗疲劳性能、抗氧化和抗热腐蚀性能,可用于制作高温下承受应力较高(每平方毫米十几公斤力以上,见表2) 的部件,如燃气轮机的涡轮叶片、涡轮盘等。

组织镍基合金的显微组织特点及其发展情况,合金中除奥氏体基体外,还有在基体中弭散分布的γ'相,在晶界上的二次碳化物和在凝固时析出的一次碳化物和硼化物等。

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