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我国航空工业热处理现状和发展

日期:2018-05-28 19:18 点击数:
航空工业生产各种航空器, 减轻重量和确保安全是突出的矛盾 为了提高航空器飞行性能, 希望每个航空零件越轻越好, 一方面千方百计减轻每一克重量,另一方面飞行器安全是严重危及人身安全, 甚至造成机毁人亡的大事, 为解决重量与安全性这一矛盾, 尤其是在航空零件状态繁多 热处理工艺复杂多样的情况下, 对热处理设备要求性能和质量高 适应性强 航空工业生产与其他军工生产的共同的特点是小批量多品种, 航空热处理作为航空工业生产的一个环节, 同样具有这种特点。
航空热处理另一个特点是实行热处理全面质量控制航空热处理对象除了钢铁材料之外, 还包括众多的有色金属( 铝 镁 钛 铜)合金、精密合金、贵金属合金、高温合金等材料和制件。航空工业于1986 年就制定了 HB 5354 1994 热处理工艺质量控制 标准, 用于规范航空热处理生产, 内容主要包括设备与仪表控制 工艺材料及槽液控制 工艺控制 技术文件资料控制 人员素质控制 作业环境控制等, 并在国内率先推行和实施了全面质量控制。
航空工业是高科技产业, 大量采用发展前沿的科学技术, 选用各种比强度高的材料, 发展近无余量成形技术、精密和超精密加工技术、柔性加工生产线等精密制造技术 。飞机机体材料由传统的铝合金和钢为主体, 逐渐扩大钛合金材料和树脂基复合材料的用量。F22 战斗机钛合金用量已达 40%, 树脂基复合材料用量为24% ,民用飞机机体用材仍以铝合金材料为主,但钛合金材料和复合材料用量也在不断增加, 其中特别是复合材料用量比例提高很快, 第五代干线客机上复合材料用量己达 10%左右。先进发动机中高温合金占55% ~ 65%, 钛合金占25% ~ 40%, 钢和铝合金占10%左右。 随着发动机性能提高, 高温聚合物和金属基复合材料、陶瓷基复合材料、C /C 复合材料逐步代替了传统的高温合金和钛合金。 当前铝合金发展方向是改进热处理方法以提高综合性能, 发展高强高韧耐蚀铝合金、铝锂合金、高温粉末铝合金。铝合金热处理的特点是控温准确度,温度均匀性要求高, 淬火转移时间要求严。钛合金发展方向是高温钛合金、高强钛合金,阻燃钛合金,钛合金热处理的特点是采用高真空度的真空热处理。高温合金叶片材料重点发展定向合金和单晶合金, 涡轮盘材料重点发展粉末高温合金以及金属间化合物合金。 高温合金热处理的特点是加热温度高, 如 DD-6 固溶处理温度为 1315 ℃ ,飞机起落架高强度钢主要用 300M 钢, 为提高强度和断裂韧性,研制成功 A-100 高合金,二次硬化型超高强度钢, 其热处理特点是采用真空热处理, 回火温度要求严格, 为± 3 ℃, 还要求进行冷处理。不锈钢方面大量使用沉淀硬化不锈钢, 热处理特点是调整热处理和除氢处理, 温度均匀性要求 ± 8 ℃, 还要求冷处理。精密制坯和精密超精密加工技术方面, 精密铸造涡轮叶片单面余量可达到 0.05 ~ 0.10 mm,合格率最高达到 70% ~90%;镍基合金精锻叶片单面余量可达0.10 ~ 0. 25 mm;超精密加工的精度已达0. 10 ~ 0.01 m 级别, 同时要求热处理精密化,热处理不能损伤零件表面,热处理质量分散度和变形趋向于零。为适应航空工业这些新材料、新产品和精密制造技术的发展需要,航空热处理重点要发展精密热处理, 通过精确的生产过程控制, 实现精密形状和尺寸控制及精确组织与性能控制。
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