制造飞机发动机叶片的材料是什么?

zxc2022-06-11 09:11:15陶瓷29

飞机发动机叶片是整台发动机核心技术最高的部分,也是最难制造的地方,特别是叶片的承温能力是一种型号发动机先进程度的重要标志。因此在某种意义上,飞机发动机叶片的制造水平是一个国家航空工业甚至是工业实力的标志。

飞机发动机工作时,叶片所处的燃烧室最高温度超过2000℃,压力相当于几十个标准大气压,而且叶片以每分钟上千转的速度高速旋转,需要承受强大的离心载荷,如此十分恶劣的工况环境决定了飞机发动机叶片这个“角色”不是普通钢材或金属能够胜任的。

早期的飞机发动机叶片使用的是变形高温合金和铸造高温合金,但是随着飞机发动机推重比增大,这两种材料已经无法满足要求。

上世纪70年代,国外纷纷开始研制新型高温合金。定向凝固高温合金、单晶高温合金等具有优异高温性能的新型材料相继问世。到了80年代,各国开始研制陶瓷叶片材料,并在叶片上开始采用防腐、隔热涂层等技术以提高叶片的承温性能。

如今,各大飞机发动机制造厂商大多使用碳纤维/钛合金复合材料来制造飞机发动机叶片的,比如美国GE公司正在为波音777X飞机研制的GE9X发动机,它的叶片使用先进的航空航天材料钛铝制造。钛铝比常用于低压涡轮叶片的镍基合金重量可以减轻一般左右,使用钛铝制成的叶片,整个低压涡轮机的重量可减少20%。

单晶叶片

现在含铼单晶空心叶片是涡轮发动机的首选和趋势。涡轮的叶片材料必须是镍铁合金。就是在正常浇铸的同时,利用电磁铁产生强大的定向磁场,未凝固高温合金在定向磁场的作用下向同方向漫漫凝固,最后形成所有原子排列一致的单晶体,而不是一般的钢材等是多晶体。这样排列整齐的材料才能承受高温。这就是单晶高温合金制造的秘密所在。

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导磁材料有哪些?

家里人在这行业中,我来强答一波。

磁铁主要有铁氧体,钕铁硼,钐钴,铝镍钴这几种类型,都是很好的导磁材料。

钐钴磁铁1968年,Buschow制备出了(BH)max高达147.3KJ/m3 (18.5MGOe)的SmCo5磁体。

钐钴磁铁有优异的磁性能、良好的热稳定性,工作温度350℃左右,在空气中化学稳定性较好,凭借这些优势已在微波通讯技术、航空航天、国防工业、交通运势、高速驱动等领域得到广泛应用

这是最贵的,因为它耐高温,很多地方不能代替。

钕铁硼磁铁钕铁硼是目前应用广泛,发展迅速的磁铁产品。

由于其拥有的高磁性能和易加工性,价格不是很高,因此应用领域扩大迅速。

目前,商品化的钕铁硼,磁能积可以达到50MGOe,是铁氧体的10倍。目前,钕铁硼的最高工作温度在180摄氏度左右。如果是恶劣环境应用,一般推荐不超过140摄氏度。钕铁硼非常容易被腐蚀。

因此,成品大多要进行电镀或者涂装。常规采用的表面处理包括: 镀镍(镍铜镍), 镀锌,镀铝,电泳等。

铁氧体磁铁铁氧体是一种非金属磁性材料,又称磁性陶瓷。

铁氧体的磁性能不高,目前磁能积(衡量磁铁性能高低的参数之一)只能做到4MGOe稍微高一些。这种材料有个最大的优点,就是便宜。

由于铁氧体是陶瓷材质,因此基本不存在腐蚀问题。成品不需要进行电镀等表面处理或者涂装。

铝镍钴磁铁铝镍钴磁铁,有铸造和烧结两种工艺。

国内做铸造的比较多。铝镍钴的磁能积可达9MGOe,并有个最大的特点,就是耐高温,工作温度可达到550摄氏度。

唯一的缺点是在反方向的磁场里面容易退磁,不稳定。

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软磁材料的基本特征是磁导率高,磁选设备上常用的软磁材料有工程纯铁、导磁不锈钢和低碳钢等等,

具体说有纯铁、纯铁(DT1)、纯铁(DT2)、纯铁(DT3)、硅钢(热扎)、硅钢(冷扎晶粒取向)、45坡莫合金、78坡莫合金、超坡莫合金等等。

还有一种就是相对昂贵的超导材料,目前已发现几十种超导金属元素,几千种超导合金和化合物。超导材料基本分成这两类(超导合金和超导化合物),已被广泛使用的有:铌-钛合金,超导化合物铌三锡(Nb3Sn),钒三镓(V3Ga),此处两个数字3为下标。

纯铁  纯铁是很软的金属,有银白色金属光泽,既不能制刀枪,也不能铸铁锅、犁锄。但当纯铁中含有一定量的碳后,就变成我们在各方面使用的钢铁了。纯铁中含碳在0.02%以上就变成硬度较低的能拔铁丝、轧制薄白铁板等用的低碳钢。铁中含碳量0.25%至0.6%的范围内的钢叫中碳钢,其硬度中等,可轧成建筑钢材,钢板、铁钉等制品。铁中含碳量0.6%至2.0%时就成为硬度很高的、可制刀枪、模具等的高碳钢了。低、中、高碳钢合在一起就叫“碳素钢”。如果铁中碳含量超过2.0%就变成又硬又脆的可铸铁锅、暖气片、犁等的生铁了。一般生铁含碳量为3.5%—5.5%。所以纯铁、钢和生铁的区别主要就在于铁中的含碳量的不同。工业纯铁是钢的一种,其化学成分主要是铁,含量在99.50%-99.90%,含碳量在0.04%以下,其他元素愈少愈好。因为它实际上还不是真正的纯铁,所以称这一种接近于纯铁的钢为工业纯铁。一般工业纯铁质地特别软,韧性特别大,电磁性能很好。