航空發(fā)動(dòng)機(jī)是飛行器的最為核心的部件之一，這是因?yàn)樗夹g(shù)要求比較高，制造難度比較大的部件，它作為飛行器飛行過程中的重要?jiǎng)恿ρb置，對(duì)加工材料有非常高的要求，要求材料具備輕質(zhì)、高韌、耐溫、抗氧化和耐腐等等性能，而高溫合金的優(yōu)質(zhì)性能使得它可以滿足航空發(fā)動(dòng)機(jī)材料的使用要求。
高溫合金材料能夠在600℃以上以及在一定應(yīng)力條件下依舊保持良好的性能。高溫合金材料的出現(xiàn)是為了可以滿足現(xiàn)代航天航空設(shè)備對(duì)材料的苛刻要求，高溫合金經(jīng)過多年的材料演變，它已經(jīng)成為航天航空設(shè)備制造熱端部件的重要材料，據(jù)相關(guān)報(bào)道，在航空發(fā)動(dòng)機(jī)中，它的使用量差不多占到整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)材料的一半以上。
在現(xiàn)代的航空發(fā)動(dòng)機(jī)中，高溫合金材料使用量是比較大的，很多的發(fā)動(dòng)機(jī)部件度用高溫合金來生產(chǎn)制造的，比如燃燒室、導(dǎo)向葉片、渦輪葉片以及渦輪盤機(jī)匣、環(huán)件、加力燃燒室以及尾噴口等部件在生產(chǎn)的時(shí)候都會(huì)用到高溫合金材料。
高溫合金在航空發(fā)動(dòng)機(jī)中的應(yīng)用
隨著技術(shù)的不斷進(jìn)化，探索領(lǐng)域的不斷深入，對(duì)于新型含錸單晶葉片和新型高溫合金的研究不斷探索，新材料將會(huì)為未來航天航空設(shè)備制造領(lǐng)域增添新的力量
1、含錸單晶葉片的研究
有研究表明單晶成分的材料在加工的時(shí)候，需要兼顧合金性能和工藝性能，因?yàn)閱尉枰獞?yīng)用在比較苛刻的環(huán)境下，因此在材料中，往往會(huì)添加一些具有特殊作用的合金元素來改善單晶的性能。隨著單晶合金的發(fā)展，合金化學(xué)成分發(fā)生了變化，在材料中，如果進(jìn)入鉑族元素(比如Re、Ru、Ir元素)，就能夠增加難熔元素W、Mo、Re、Ta的含量，將比較難以溶解的元素的總量增加，從而可以讓C、B、Hf等元素從“去除”的狀態(tài)轉(zhuǎn)為“使用”的狀態(tài);降低Cr的含量。同時(shí)加入更多其他的合金化元素，可以讓材料在不同材料性能需求中保持設(shè)定的穩(wěn)定性。
含錸單晶葉片的使用，能夠大幅提升了其耐溫的性能，并且增強(qiáng)蠕變的強(qiáng)度。在單晶合金中加入3%的錸元素，并且適當(dāng)增大鈷以及鉬元素的含量，可以讓其耐溫的溫度提高30℃，而且持久強(qiáng)度以及抗氧化腐蝕能力也能夠處于一個(gè)比較好的平衡狀態(tài)，這將有利于含錸單晶葉片在航天航空領(lǐng)域大規(guī)模應(yīng)用。未來航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片使用含錸單晶材料是一個(gè)趨勢(shì)。單晶葉片不管在耐溫能力、熱疲勞強(qiáng)度、抗氧化能力、抗腐蝕特性方面都有著明顯的優(yōu)勢(shì)。
2、新型高溫合金的研究
新型高溫合金材料的種類很多，比較常見的有粉末高溫合金、ODS合金、金屬間化合物以及高溫金屬自潤材料等。
粉末高溫合金材料：
具備組織均勻、屈服度高、疲勞性能好的優(yōu)點(diǎn)。
金屬間化合物：
能夠減少零部件的重量，提高性能，非常適合用來制作動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)。
ODS合金具備：
出色的高溫蠕變性能、高溫抗氧化性能
高溫金屬基自潤滑材料：
主要用來生產(chǎn)高溫自潤滑軸承，讓軸承的強(qiáng)度增大，承載能力加強(qiáng)。
隨著高溫合金硬管在航空發(fā)動(dòng)機(jī)中的應(yīng)用越來越廣，在未來的航空航天領(lǐng)域中，對(duì)它的需求也會(huì)不斷增加。