Progresso da aplicação da tecnologia de fundição de precisão da liga de titânio no campo aeroespacial

I. Antecedentes do tópico

Para atender à demanda por altos - peças estruturais de metal de desempenho na atualização de veículos aeroespaciais, as tecnologias de produção e os materiais usados ​​para esses componentes estão melhorando e evoluindo continuamente. As ligas de titânio são caracterizadas por baixa densidade, alta resistência específica, forte resistência à corrosão e excelente resistência à temperatura alta -}. Eles são amplamente utilizados em carga crítica - com componentes estruturais no campo aeroespacial, e seu uso continua a crescer. No entanto, durante o processo de fabricação de peças de liga de titânio, desafios como força de corte alta e desgaste rápido de ferramentas levam a baixa eficiência de processamento e altos custos. Esses fatores limitam a aplicação mais ampla de peças de liga de titânio em aeronaves, armas e navios de altitude-.

A tecnologia de fundição de investimento é uma solução eficaz para alcançar a moldagem integrada de tamanho grande -, fino - paredado e complexo - componentes de liga de titânio estruturados, além de reduzir os custos de fabricação. Após décadas de desenvolvimento, mais de 90% das peças fundidas de liga de titânio usadas na indústria aeroespacial hoje são produzidas através do elenco de investimentos. Atualmente, a indústria aeroespacial da China está em um estágio de desenvolvimento rápido. O processo de localização acelerou sob a complexa situação internacional dos últimos anos. Espera -se que a demanda total por elenco de precisão na indústria aeroespacial doméstica exceda 100 bilhões de yuans no futuro.

Ii. Métodos de pesquisa

Este artigo analisa o status atual do elenco de precisão da liga de titânio na indústria aeroespacial nos últimos anos. Ele resume o desenvolvimento de tecnologias, materiais e aplicações de produtos e aplicações de produtos. O estudo se concentra na fabricação de moldes, fabricação de conchas, fusão e vazamento e processamento - na tecnologia de fundição. Ele abrange principalmente o desempenho de fundição e as propriedades mecânicas do elenco convencional TC4, alta - temperatura próxima a - ligas de titânio e titânio -} ligas de alumínio no desenvolvimento do material. Em relação às peças de precisão da liga de titânio, o artigo apresenta principalmente componentes estruturais para motores aeroespaciais. Por fim, resume os problemas existentes e propõe direções futuras, como estabelecer um banco de dados de materiais, reduzir os custos de produção e desenvolver o software de simulação de elenco.

Iii. Conteúdo de pesquisa

(1) Desenvolvimento da tecnologia de fundição de precisão da liga de titânio

O processo de produção para as peças fundidas de investimento em liga de titânio inclui principalmente a fabricação de moldes de cera, fabricação de conchas, fusão e vazamento e processamento -. Primeiro, um modelo de fundição projetado usando o software de computador - auxiliado (CAD) é transformado em um molde de cera usando um molde ou equipamento de fabricação aditivo. Em seguida, um material refratário de camada multi - é aplicado à sua superfície para formar uma concha de cerâmica. A concha é aquecida para derreter e remover a cera. Após a sinterização e a cerâmica da concha a altas temperaturas, a liga de titânio derretida é derramada no molde. Depois que o metal solidifica e esfria, a concha é quebrada para remover o sistema de fundição e bloqueio. Finalmente, o elenco passa por etapas de processamento post -, como corte, jateamento de areia, trituração, inspeção, decapagem e reparo para produzir o produto acabado.

(2) Desenvolvimento de precisão

O desenvolvimento da tecnologia de fundição de precisão da liga de titânio e a dos materiais de liga de titânio fundido são mutuamente reforçados. Para utilizar completamente as propriedades únicas das ligas de titânio e se adaptar às suas características de elenco, as técnicas de fundição direcionadas devem ser desenvolvidas e continuamente melhoradas. Além disso, para simplificar o processo de fundição e os custos de controle, as composições de liga devem ser ajustadas para otimizar o processamento de castabilidade e postar -, sem comprometer significativamente o desempenho. Sob essa abordagem iterativa e progressiva, tanto a tecnologia de fundição de precisão da liga de titânio quanto o companheiro de elenco

A tecnologia de fundição para ligas de titânio convencional melhorou continuamente, enquanto novos materiais de liga de titânio de desempenho altos - foram desenvolvidos. A liga mais usada + liga de titânio no mercado interno e internacionalmente é o ZTC4. Entre as ligas de titânio próximas -, o ZTA15 é o mais comumente usado. As ligas de titânio capazes de suportar temperaturas acima de 550 graus incluem TI1100, IMI834, TI6242, ZTI55, ZTI60 e ZTI65. As ligas tiais têm uma densidade mais baixa que as ligas de titânio convencionais e também oferecem excelente alta - resistência à fluência da temperatura e resistência a oxidação. Eles podem substituir o níquel - Superlloys baseados na faixa de temperatura de 600 a 1000 graus para os motores de aeronaves. A liga Ti₂alnb oferece alta resistência à resistência à temperatura, ductilidade e resistência à fluência em comparação com a maioria das ligas tiais, com uma temperatura operacional de até 800 graus. Tem um grande potencial para substituir o níquel do elenco

(3) Appli

Após décadas de desenvolvimento, as peças de precisão da liga de titânio agora são amplamente utilizadas em partes estruturais críticas dos veículos aeroespaciais. O uso de componentes fundidos integralmente contribuiu significativamente para melhorar a estabilidade estrutural, estender a vida útil do serviço, reduzir o peso geral, simplificar a montagem e reduzir os custos de fabricação. Castings de precisão de liga de titânio convencionais são mais proeminentemente usadas em aplicações aeroespaciais

O Instituto de Materiais Aeronáuticos de Pequim tornou -se o principal fornecedor das placas de suporte para os motores da Airbus CFM56 - 7 e também é um fornecedor de peças fundidas de liga de titânio para os motores Leap - 1a, 1b e 1c. O Instituto de Pesquisa Metal da Academia Chinesa de Ciências, o Instituto de Materiais Aeronáuticos de Pequim, a Northwestern Polytechnical University e o Instituto de Tecnologia Harbin desenvolveram difusores de liga Tial, lâminas e castings de turbina. As lâminas de turbinas de baixa pressão de liga 45xd produzidas pelo Instituto de Pesquisa de Metal passaram os processos de avaliação e verificação para o Trent XWB de alto impulso, alto

As peças de liga de liga de titânio também são amplamente utilizadas em componentes de mísseis, incluindo barbatanas de cauda, ​​cartuchos de ogiva, corpos de foguetes e conectores. Em veículos aeroespaciais e satélites, as peças fundidas de liga de titânio são usadas principalmente para suportes, placas, articulações e câmeras

I

Nos últimos anos, a aplicação de tecnologias, materiais e produtos de elenco de precisão da liga de titânio no setor aeroespacial fez um progresso notável. A China se tornou um líder global no desenvolvimento de materiais de liga de titânio fundido. A tecnologia de fundição de precisão da liga de titânio alcançou amplamente a localização e é amplamente utilizada nos principais componentes estruturais aeroespaciais. No entanto, as lacunas permanecem entre as empresas chinesas de elenco de liga de titânio e seus colegas avançados nos Estados Unidos. Diversos

1. Promoção lenta e adoção de novas ligas de titânio de fundição;

2. Dificuldade em reduzir os custos de produção de peças fundidas de precisão da liga de titânio;

3. Tecnologia de simulação de elenco de liga de titânio subdesenvolvida;

4. Competição intensa do rápido avanço da fabricação de aditivos de liga de titânio.

5. Para enfrentar esses desafios e aprimorar o nível de aplicação da fundição de precisão da liga de titânio, são propostas as seguintes medidas:

6. Estabeleça um banco de dados abrangente que vincule composições de liga de titânio ao desempenho de fundição e propriedades mecânicas;

7. Aplique a tecnologia gêmea digital para otimizar os processos e reduzir os custos de produção;

8. Acelere o desenvolvimento do software de simulação de fundição doméstica.