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        鈦及鈦合金行業

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        鈦材料在大客機中的應用

           2021-12-23 中國有色金屬網15210

          歐洲空客公司(Air Bus)的A3XX型客機、美國波音飛機公司(Boeing)的B77X型飛機和中國商飛公司的C919、中俄合資公司生產的CR929飛機,都用了不少材制造的結構件。

          中國完全自主研發的C919大型客機的研制始于2008年,2015年11月2日,首架原型機在上海中國商用飛機有限責任公司下線并進行測試,2017年5月5日首飛,11月10日進行了首次轉場飛行,12月17日第二架C919大飛機又在上海浦東機場首飛成功,標志著國產大飛機邁入全面試驗試飛新階段。原型機用的材料雖全是外國貨,那主要是為了獲取適航取證的需要,從第二架飛機開始,國產材料的用量就一批比一批的多,一年比一年的多。

          C 919大飛機的主要技術參數見表。

          鈦材在大型民機制造中獲得了廣泛的應用,起落架和輪子的一些關鍵零件都是用鈦合金鍛造的,也有少量零件用鋁合金鍛造。在C919大飛機中,鈦合金零部件凈質量約占飛機總凈質量的10%,在中國制造的民機中是鈦材用量最多的,哪些零部件為鈦制的(見圖1):機頭,用的是Ti-6Al-4VEVI鍛件;吊掛,用了Ti-6Al-4V合金鍛、板材和鈦合金55531鍛件;尾翼用的是Ti-6Al-4V合金鍛件;外翼用的是Ti-6Al-4V合金鍛件和板材;中央翼用的是Ti-6Al-4V ELl合金鍛件;起落架系統用的是Ti-6Al-4V合金鍛件。

          Ti-6Al-4V(TC4,GB/T3620),是一種中等強度(>900MPa)的α+β型合金,是美國水城(watertown,又譯為沃特敦)兵工廠1954年研制的,廣泛應用于航空航天領域,其半成品產量占全世界鈦材總產量的55%-65%,用于生產各種航空航天器鍛件和板材,由于它具有優良的綜合性能,價格又適中,成型早,研究得最為深入,使用的時間最長,應用的領域最廣泛,所以該合金誕生67年以來一直保持著旺盛的生命力。此合金中國的牌號為TC4,美國鈦公司(Timet)的牌號為Ti-6Al-4V,美國活性金屬公司的為RMI 6Al4V,英國鈦金屬的為IMI318,俄羅斯的為BT6,日本住友金屬公司的為ST-AI40,法國的TA6V,德國克虜伯公司的為LT31。TC4合金在退火狀態應用,可熱處理強化,但可焊性較差。Ti-6Al-4V ELI中的“ELI”表示極低間隙元素鈦合金(Extro-Low Interstitial titanium alloy)是適合于低溫下使用的α和α+β鈦合金,它們的強度性能隨著溫度降低而上升,韌性隨著溫度下降而很少下降,可用于制造低溫結構件。低溫鈦合金的氧含量很低,由普通級的0.2%氧降至≤0.12%,能在極低溫度(<77K)下使用,典型的合金有Ti-5Al-2.5Sn(ELI)和Ti-6AI-4V(ELI)。Ti-5Al-2.5Sn ELI是一種美國合金,上世紀60年代初面世,中國于上世紀70年代末仿制成功,牌號TA7(中國軍標GJ B495)。Ti-5Al-2.5Sn ELI合金特別適合于在-255℃下工作的液體燃料儲箱。這兩種鈦合金中國寶鈦集團都能充足供應。

          歐洲空客公司的A380大型客機,是世界上最大的寬體民機,也是鈦材用量最多的,鈦合金零部件凈質量約占整機總凈質量的10%,單機鈦材用量約65噸。用鈦合金制的零部件主要為(見圖2):發動機的吊艙、蒙皮、附口、連接環翼、前隔板,內襟翼之間的軸與機翼,折葉軌滾道,后緣、軸部件、折葉3個加強筋,發動機部分吊架,推進部件,前緣、前支架,部分著陸裝置,可焊造翼(條)軌。

        圖1  C 919:鈦占10%

        圖2  A380:鈦占總質量的10%,單機用鈦材約65噸


         
        標簽: 鈦材料
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