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為什么鈦金屬最適合作為發動機材料呢?

作者:興隆鈦業 時間:2019-05-29 13:50

  對于世界各國而言,航空研發與制造工業都是一個系統工程,往往牽涉到眾多行業和領域。特別是在軍工領域,一架戰斗機就由龐大的零部件系統組成,而最為關鍵的莫過于發動機。在發動機研發生產的核心技術環節中,材料是先決條件,近年來,鈦合金作為發動機材料的理念已經成為全球共識。而隨著我國自主研發技術的不斷提升,中國科研人員也開始意識到對于這種高新材料的開發利用。值得一提的是,作為資源大國,我國本身就蘊藏著豐富的鈦金屬礦藏,隨著鈦合金技術的不斷完善升級,包括殲20在內,未來我國眾多新型戰機都有望改裝鈦合金發動機,進一步提升性能水平。

  為什么鈦金屬最適合作為發動機材料呢?首先從其特性來說,鈦金屬的高強度在眾多金屬元素中獨樹一幟,遠遠超過常見的鋁合金、鎂合金、不銹鋼等。與此同時,它可以在450~500℃的高溫環境下保持長期穩定工作,同時還兼具抗蝕性好、低溫性能好、化學活性大、導熱系數小、彈性模量小等綜合優勢,可以說是航空發動機最適合的制造材料。數據表明,目前全球生產的鈦合金材料,其四分之三都是用在了航空航天工業領域。

  眾所周知,隨著航空研發技術的不斷超越,最新一代的飛機,無論是民航機型還是軍用機型,對于發動機的要求越來越高。特別是最為關鍵的一項性能——推重比,成為一款先進飛機的性能標配指標。從早期噴氣機時代普遍只有2至3的推重比,到如今超音速時代達到10以上的推重比水平,正是得益于現代航空發動機在材質上的不斷更新換代。從航空學理論角度來說,要想全面提升發動機的推重比,減輕其重量是最關鍵的途徑。由于鈦金屬的密度僅僅相當于鋼的40%,卻擁有同等的強度,其高達1668℃的熔點也是最適合制造航空發動機的高溫金屬材料。

  一直以來,我國在發動機自主研發方面就不斷追趕歐美強國。特別是在耐高溫鈦合金材料的探索和研究中,已經逐步縮短了與世界一流國家之間的差距。此前,以鈦合金為材料,我國科研團隊先后研發了TC-4、TC-11、TC-14等多種航空發動機材料,特別是上世紀90年代耐550℃高溫鈦合金TA-12的問世,為后續國產第四代戰機的研發奠定了堅實基礎。

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