13-8mo是什么材料(157mo是什么材質)
今天給各位分享13-8mo是什么材料的知識,其中也會對157mo是什么材質進行解釋,現在開始吧!
誰能給提供幾個沉淀硬化型不銹鋼 Custom 465比較好的廠家或者代理的聯系方式?謝謝
Custom465沉淀硬化不銹鋼,17-4PH和15-5PH沉淀硬化型不銹鋼
簡介
美國卡彭特(carpenter)技術公司研制了一種優質熔煉的馬氏體時效硬化鋼,與該公司開發的其它高強度、沉淀硬化不銹鋼相比,它對加工參數沒有那么敏感。據說Custom465的不銹鋼是當今市場上所見PH不銹鋼中擁有強度、斷裂韌性最佳合的鋼種。
還可能考慮合金用于飛機結構部件,例如發動機裝配件、飛機襟翼導軌、促動器、著陸齒輪部件以及類似部件。事實上,該合金是為響應航空工業對可靠材料的需求而開發的,這種材料將花費最少工作量的維修保養而保持航空飛行延長至30年或更長時間。Custom465不銹鋼可能成為原來需要鍍覆鎘或鉻的合金鋼的一種升級換代產品,因為它不需要這些破壞環境的鍍覆。
Custom465鋼的廣泛應用歸咎于它的獨特特性,該鋼在最大時效(H900)狀態下約有260Ksi(1790MPa)的極限抗拉強度,在這種狀態下,該鋼保持了比其它高強PH鋼(如Custom455)更高的缺口抗拉強度和斷裂韌性。而Carpenter公司的Custom630(17Cr-4Ni)和PH13-8Mo(AK鋼公司產品)標準強度PH不銹鋼在最大時效狀態下的極限抗拉強度約分別為200Ksi和225Ksi(1380和1550MPa).
相對低的退火后的屈服強度,伴隨低的冷加工硬化速率,使該合金在緊固件和拉成小口徑鋼絲的成形加工中占有優勢,合金在冷拉變形量超過70%而無需中間退火。據該公司報道,冷拉的和時效的Custom465不銹鋼鋼絲,其硬度可達300Ksi(2070MPa)以上。
當時效至H1000時,Custom465不銹鋼在強度水平為230Ksi(1585MPa)時斷裂韌性超過了100Ksi-in.1/2,比較Custom455不銹鋼,其強度水平在210Ksi(1450MPa)時斷裂韌性約為70Ksi-in.1/2,而Custom630不銹鋼在H900狀態下,其強度水平在200Ksi(1380MPa)時斷裂韌性約為40Ksi-in.1/2。
在許多環境中,Custom465不銹鋼的耐蝕性可與Custom455、Custom630、PH13-8Mo不銹鋼相媲美,其耐蝕性接近304型不銹鋼,而其強度仍保持相當高的水平。Custom465可過時效至220-240Ksi(1515-1655MPa)的極限抗拉強度,其抗應力腐蝕裂紋性能相似于或優于其它190Ksi(1310MPa)極限抗拉強度級別的PH不銹鋼。
Custom465不銹鋼的名義化學成分為C0.02%max、Mn0.25%max、P0.015%max、S0.010%max、Si0.25%max、Cr11.0/12.5%、Ni10.75/11.24%、Ti1.50/1.80%、Mo0.75/1.25%。
該合金已用于高級高爾夫俱樂部面板、醫藥設備、武器裝備、輕型武器、手動工具及其它應用,它甚至可用于世界上速度最快的(175mph)近海賽艇上的螺旋軸。
ph13-8mo密度
日密度7.8克/立方厘米0.282磅/英寸3 熔點1405-1440C2560-2620F 五、PH 13-8 Mo機械性能 物產 公制 英制 拉伸強度 1480兆帕 215000磅/...
8Cr13Mov什么意思 我買的一把刀上說明上關于刀刃的說明
8Cr13Mov是刀的材料組成
例如:
8C13CrMoV :main
Carbon 碳 0.8
Manganese 錳 0.4
Chromium 鉻 13.0
Nickel 鎳 0.20
Vanadium 釩 0.10
Molybdenum 鉬 0.15
Silicon 硅 0.5
440C :main
Carbon 碳0.95-1.2
Manganese 錳1.0
Chromium 鉻 16-18
Molybdenum 鉬 0.75
HRC 硬度 58-62
HRC 硬度 60-64
8Cr13MoV(8鉻13鉬釩)--8是指含碳量0.8%;Cr13是指鉻元素含量13%;Mo是指含鉬元素且含量小于1%;V是指含釩元素且含量小于1%.
所以國外刀友就這樣稱呼8碳-13鉻-鉬-釩,寫成字母就是8C13CrMoV.
PH13-8M0是什么料
PH13-8Mo不銹鋼介紹
PH13-8Mo不銹鋼是一種采用VIM+VAR 雙真空冶煉(真空自耗)的高純凈度的馬氏體時效不銹鋼, 采用VIM+VAR雙真空冶煉工藝的目的,是為準確控制鋼的化學成分,減少鋼中氣體含量,提高純凈度。PH13-8Mo在美標中標準鋼號為XM-13(UNS S13800), 近似國內的牌號。此鋼的突出特點是除高的強度外,尚具有優良的斷裂韌性,良好的橫向力學性能和在海洋環境中的耐應力腐蝕性能。為準確控制合金成分,減少鋼中氣體含量,提高鋼的純潔度,在生產中應采用VIM十VAR雙真空冶煉工藝。由于鋼的良好綜合性能,已廣泛應用于宇航、核反應堆和石油化工等領域,如冷頂鐓和機加工緊固件,飛機部件,反應堆部件以及石油化工裝備。
名稱:沉淀硬化型不銹鋼
標準:AISI、ASTM
型號:PH13-8Mo
UNS編號:S13800
PH13-8Mo, XM-13的化學成分:
元素 含量(%)
鐵 76
鉻 12.25-13.25
鎳 7.50-8.50
鉬 2.0-2.50
鋁 0.90-1.35
錳 0.10
硅 0.10
碳 0.050
氮 0.010
磷 0.010
硫S 0.0080
PH13-8Mo, XM-13機械性能
PH13-8Mo, XM-13屈服強度
PH13-8Mo, XM-13抗拉強度
PH13–8Mo, XM-13工藝性能
PH13–8Mo, XM-13工藝性能
PH13–8Mo, XM-13熱加工的最佳鍛造加工溫度范圍為1170~1205℃。為獲得細化的晶粒組織,在1040℃以下應具有大于50%的變形量。
PH13–8Mo, XM-13冷加工,
此鋼可以進行冷軋、冷拔的冷加工操作,不會遇到困難。
PH13–8Mo, XM-13熱處理
熱處理的加熱爐氣氛應予以控制,以免引起脫碳和滲碳。鋼的固溶處理和時效處理工藝見表1。535℃時效可以獲得強度、韌性和耐應力腐蝕性能的最佳配臺。為便于大變形量冷成型和提供最佳機械加工性能,推薦采用過時效處理,即760℃2h空冷,然后再加熱到620℃4h空冷,此狀態稱H1150–M。時效時間對鋼的室溫力學性能的影響
鋼材材質代號對照表有哪些?
1、合金結構鋼:20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl等。
2、彈簧鋼:65Mn、55Si2Mn、60Si2Mn(A)、30W4Cr2VA等。
3、冷鐓鋼:ML08-45、ML40Cr、ML35CrMo等。
4、碳素工具鋼:T7、T8、T9、T10、T11、T12、T13、T8Mn等。
5、合金工具鋼:9SiCr、8MnSi、Cr12MoV、CrWMn、5CrMnMo、3Cr2W8V等。
6、高速工具鋼:W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2等。
7、高碳鉻軸承鋼:GCr6、GCr9、GCr9SiMn、GCr15、GCr15SiMn等。
8、高碳鉻不銹軸承鋼:9Cr18、9Cr18Mo等。
9、滲透軸承鋼:G20CrMo、G20CrNiMo、G10CrNi3Mo等。
10、不銹鋼:0(1)Cr18Ni9、00Cr18Ni10、0(1)18Ni12Mo2Ti、0Cr18Ni10Ti、00Cr17Ni14Mo2等。
11、耐熱鋼:0Cr25Ni20、5Cr21Mn9Ni4N、1Cr25Ni20Si2、1Cr17、1(2)Cr13、4Cr10Si2Mo等。
12、高溫合金鋼:GH2036、GH4033、Incoloy800、Inconel600等。
13、氣輪機葉片用鋼:1Cr12、1Cr13、1Cr11MoV、0Cr17Ni14Cu4Nb等。
14、內燃機汽閥鋼:5Cr21Mn9Ni4N、4Cr14NiW2Mo、4Cr9Si2、8Cr20Si2Ni等。
15、高溫螺栓鋼:20Cr1Mo1VnbTiB等。
16、模具鋼:Cr12、Cr12MoV1、Cr12MoV、4Cr5MoSiV1等。
鋼材長度尺寸
鋼材的范圍定尺是節省材料的一種有效措施。范圍定尺就是長度或長乘寬不小于某種尺寸,或是長度、長乘寬從多少到多少的尺寸范圍內交貨。生產單位可以按此尺寸要求進行生產供貨。
不定尺(通常長度)凡產品尺寸(長度或寬度),在標準規定范圍內,而又不要求固定尺寸的叫不定尺。不定尺長度又叫通常長度(通尺)。按不定尺交貨的金屬材料,只要在規定長度范圍內交貨即可。例如,不大于25mm的普通圓鋼,其通常長度規定為4-10m,則長度在此范圍內的圓鋼都可以交貨。
定尺按訂貨要求切成固定尺寸的稱為定尺。按定尺長度交貨時,所交金屬材料必須具有需方在訂貨合同中指定的長度。例如,合同上注明按定尺長度5m交貨,則所交貨的材料必須都是5m長的,短于5m或長于5m均為不合格。但實際上交貨不可能都是5m長,因此規定了允許有正偏差,而不允許有負偏差。
軍事太行發動機問題
這是資料:
《全球鐵合金網》2011-3-25:自飛機誕生來,航空領域從來就是先進材料技術展現風采、爭奇斗艷的大舞臺。1903年萊特兄弟駕駛的第一架飛機是用木頭和布做成的,但是,隨著飛機需要承受的載荷越來越重,環境越來越嚴苛,金屬材料開始成為機體航空材料的主流。典型的就是鋁合金的使用,直到現在,鋁合金仍然是民用航空器的主要材料。隨著工業技術的快速進步,鈦合金、復合材料越來越多地應用在航空飛行器上,從軍用飛機到民用飛機,從小型直升機到大型固定翼飛機,從小零件到主結構部件無一例外。鈦合金、復合材料儼然已經成為先進飛機的代名詞。
材料與飛機在相互推動下不斷發展,航空材料一直發揮著先導和基礎作用。按照使用部位的不同,航空材料可分為機體材料和發動機材料。在現代材料科學與技術的發展歷程中,機體材料不僅引領飛行器自身的發展,而且還帶動了地面交通工具以及空間飛行器的進步。而發動機材料的發展則不斷促進動力產業和能源行業的推陳出新。
“一代材料,一代飛機”是航空工業發展的生動寫照。機體材料至今已經歷了四個發展階段,正在跨入第五階段。第一階段是從1903年到1919年,機體采用木、布結構;第二階段是1920年到1949年,產生了鋁合金和鋼的機身材料;第三個階段是從 1956年到1969年,飛機材料中增加了鈦;第四個階段是1970年至今,其特點是增加了復合材料。
2006年2月9日,國務院發布了《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006—2020年)》,其第四章里確定了大型飛機等16個國家級重大專項。大飛機專項的關鍵技術包括發動機、材料和電子設備等三項,而事實上,發動機和電子設備的發展基礎依然是材料,即高溫合金材料和電子、微電子材料等,再次凸顯航空材料在飛機、發動機發展中的關鍵作用。本文將以現代飛機和發動機中最重要的高溫合金、鋁合金、鈦合金、超高強度鋼、復合材料等5大類結構材料為例,淺談這些材料的發展歷程(代別)及其對航空裝備的推動和支撐作用。
高溫合金
高溫合金是為了滿足噴氣發動機對材料的苛刻要求而研制的,至今已成為軍用和民用燃氣渦輪發動機熱端部件不可替代的一類關鍵材料。目前,在先進的航空發動機中,高溫合金用量所占比例已高達50%以上。
高溫合金的發展與航空發動機的技術進步密切相關,尤其是發動機熱端部件渦輪盤、渦輪葉片材料和制造工藝是發動機發展的重要標志。由于對材料的耐高溫性能和應力承受能力提出很高要求,早期英國研制了Ni3(Al、Ti)強化的Nimonic80合金,用作渦輪噴氣發動機渦輪葉片材料,同時,又相繼發展了 Nimonic系列合金。美國開發了含鋁、鈦的彌散強化型鎳基合金,如普惠公司、GE公司和特殊金屬公司分別開發出的Inconel、Mar-M和 Udmit等合金系列。
在高溫合金發展過程中,制造工藝對合金的發展起著極大的推進作用。由于真空熔煉技術的出現,合金中有害雜質和氣體的去除,特別是合金成分的精確控制,使高溫合金性能不斷提高。隨后,定向凝固、單晶生長、粉末冶金、機械合金化、陶瓷型芯、陶瓷過濾、等溫鍛造等新型工藝的研究成功,推動了高溫合金的迅猛發展。其中定向凝固技術最為突出,采用定向凝固工藝制出的定向、單晶合金,其使用溫度接近初熔點的90%。因此,目前各國先進航空發動機葉片都采用定向、單晶合金制造渦輪葉片。從國際范圍來看,鎳基鑄造高溫合金已形成等軸晶、定向凝固柱晶和單晶合金體系。粉末高溫合金也由第一代650℃發展到750℃、850℃粉末渦輪盤和雙性能粉末盤,用于先進高性能發動機。
我國高溫合金隨航空發動機的發展研制和生產需求而發展。我國高溫合金的創業和起步于20世紀70年代前,由于我國第一、二代發動機的需求,我國研制和發展了GH系列的變形高溫合金以及K 系列的鑄造高溫合金,同時發結構材料為例,淺談這些材料的發展歷程(代別)及其對航空裝備的推動和支撐作用。
高溫合金
高溫合金是為了滿足噴氣發動機對材料的苛刻要求而研制的,至今已成為軍用和民用燃氣渦輪發動機熱端部件不可替代的一類關鍵材料。目前,在先進的航空發動機中,高溫合金用量所占比例已高達50%以上。
高溫合金的發展與航空發動機的技術進步密切相關,尤其是發動機熱端部件渦輪盤、渦輪葉片材料和制造工藝是發動機發展的重要標志。由于對材料的耐高溫性能和應力承受能力提出很高要求,早期英國研制了Ni3(Al、Ti)強化的Nimonic80合金,用作渦輪噴氣發動機渦輪葉片材料,同時,又相繼發展了 Nimonic系列合金。美國開發了含鋁、鈦的彌散強化型鎳基合金,如普惠公司、GE公司和特殊金屬公司分別開發出的Inconel、Mar-M和 Udmit等合金系列。
在高溫合金發展過程中,制造工藝對合金的發展起著極大的推進作用。由于真空熔煉技術的出現,合金中有害雜質和氣體的去除,特別是合金成分的精確控制,使高溫合金性能不斷提高。隨后,定向凝固、單晶生長、粉末冶金、機械合金化、陶瓷型芯、陶瓷過濾、等溫鍛造等新型工藝的研究成功,推動了高溫合金的迅猛發展。其中定向凝固技術最為突出,采用定向凝固工藝制出的定向、單晶合金,其使用溫度接近初熔點的90%。因此,目前各國先進航空發動機葉片都采用定向、單晶合金制造渦輪葉片。從國際范圍來看,鎳基鑄造高溫合金已形成等軸晶、定向凝固柱晶和單晶合金體系。粉末高溫合金也由第一代650℃發展到750℃、850℃粉末渦輪盤和雙性能粉末盤,用于先進高性能發動機。
我國高溫合金隨航空發動機的發展研制和生產需求而發展。我國高溫合金的創業和起步于20世紀70年代前,由于我國第一、二代發動機的需求,我國研制和發展了GH系列的變形高溫合金以及K 系列的鑄造高溫合金,同時發展了許多新的制造技術,如真空熔煉和鑄造、空心葉片鑄造、等溫鍛造等。
70年代后,在高溫合金的研制中,我國引進了歐美技術,按國外的技術標準進行研制和生產,對材料的純潔度和綜合性能提出了更高要求,研制了高性能變形高溫合金、鑄造高溫合金。尤其是 DZ系列的定向凝固柱晶合金和DD系列的單晶合金的研究與發展,使我國高溫合金在生產工藝技術和產品質量控制上了一個新臺階。
近幾年來,根據新型飛機的研制發展需求,我國高溫合金研發又進入新階段。通過新材料、新工藝的發展和應用,我國研制和生產了一系列高性能新合金。
鋁合金
鋁合金的比強度和比剛度與鋼相似,但由于其密度較低,在同樣的強度水平下可提供截面更厚的材料,在受壓時的抗屈曲能力更佳,因此鋁合金成了經典的飛機結構材料。
歐美國家航空鋁合金的發展已經歷了第一代靜強度鋁合金、第二代耐腐蝕鋁合金和第三代高純鋁合金。
20世紀80年代末至90 年代中期,精密熱處理技術及合金成分精確控制等關鍵技術取得突破,第四代耐損傷鋁合金2524-T3和7150-T77研制成功,這是航空鋁合金研究跨時代的進步。傳統鋁合金因此完成了向高性能鋁合金的里程碑式大發展。
在第四代鋁合金技術發展的同時,鋁鋰合金也被運用在先進的特大型民用飛機上??湛虯380選用鋁鋰合金制造地板梁,空客A350選用鋁鋰合金制造機身蒙皮和地板結構等,其用量預計高達總結構重量的23%。
第四代鋁合金技術研制成功之后,國際上正在進行低成本鋁合金的研制開發工作。2003年美鋁公司提出了“20-20計劃”:20年內使飛機的制造成本降低20%,同時實現減重20%。
國內航空鋁合金的發展已走過幾個發展階段??偟膩碚f,我國鋁合金的研制主要瞄準國際先進水平,但關鍵技術的突破以及品種、規格的系列化發展和工程應用水平距離國外還有較大差距,亟待建立第三、四代鋁合金的完善材料體系。
鈦合金
鋁合金所能承受的溫度載荷有限,20世紀70年代,航空材料進入鈦合金時代。由于鈦合金成形及切削加工非常困難、與某些化學品接觸時性能會發生變化等特點,各飛機制造公司為鈦合金材料的研制付出巨大努力。
1.飛機結構鈦合金材料
鈦合金具有比強度高、耐腐蝕性好和耐高溫等一系列優點,能夠進行各種方式的零件成形、焊接和機械加工,因而在先進飛機及發動機上獲得了廣泛應用。當今,鈦合金用量占飛機結構重量的百分比已成為衡量飛機用材先進程度的重要標志之一。鈦合金占F-22戰斗機機體結構重量的39%。鈦合金在國外民用飛機上的用量也隨飛機設計和性能水平的提高而不斷增加。
高損傷容限性能是新一代戰斗機(包括高推比發動機)長壽命、高機動性、低成本和損傷容限設計需要的重要材料性能指標。美國率先把破損安全設計概念和損傷容限設計準則成功應用在先進戰斗機上,F-22戰斗機大量采用損傷容限型鈦合金及其大型整體構件,以滿足高減重和長壽命的設計需求。
Ti-6Al-4V ELI在美國C-17軍用運輸機上的特大型鍛件上得到重要應用,高強度鈦合金Ti-6-22-22S也在C-17飛機上的水平尾翼接頭(轉軸)等關鍵部位上得到應用。這兩種鈦合金的使用,使大型運輸機的壽命高達60000 飛行小時以上。在歐洲,空客A380是首架全鈦掛架的飛機,未來的A350也將采用全鈦掛架。
2.航空發動機用高溫鈦合金
高溫鈦合金主要用于制造航空發動機壓氣機葉片、盤和機匣等零件,這些零件要求材料在高溫工作條件下(300~600℃)具有較高的比強度、高溫蠕變抗力、疲勞強度、持久強度和組織穩定性。隨著航空發動機推重比的提高,高壓壓氣機出口溫度升高導致高溫鈦合金葉片和盤的工作溫度不斷升高。經過幾十年的發展,固溶強化型的高溫鈦合金最高工作溫度由350℃提高到了600℃。
我國在航空發動機上使用的工作溫度在400℃以下的高溫鈦合金主要有 TC4和TC6,應用于發動機工作溫度較低的風扇葉片和壓氣機第1、2級葉片。500℃左右工作的高溫鈦合金有TC11、TA15和TA7合金,其中 TC11是我國目前航空發動機上用量最大的鈦合金。
單純采用固溶強化的鈦合金難以滿足600℃以上溫度環境對蠕變抗力和強度的要求。有序強化的鈦-鋁系金屬間化合物因其高比強度、比剛度、高蠕變抗力、優異的抗氧化和阻燃性能,而成為600℃以上溫度非常有使用潛力的候選材料,其中 Ti3Al基合金長期工作溫度在650℃左右,而TiAl基合金工作溫度可達760℃~800℃。
超高強度鋼
超高強度鋼作為起落架材料應用在飛機上。第二代飛機采用的起落架材料是30CrMnSiNi2A鋼,抗拉強度為1700MPa,這種起落架的壽命較短,約2000飛行小時。
第三代戰機設計要起落架求壽命超過5000飛行小時,同時由于機載設備增多,飛機結構重量系數下降,對起落架選材和制造技術提出更高要求。美國和我國的第三代戰機均采用300M鋼(抗拉強度1950MPa)起落架制造技術。
應該指出的是,材料應用技術水平的提高也在推動起落架壽命的進一步延長和適應性的擴大。如空客A380飛機起落架采用了超大型整體鍛件鍛造技術、新型氣氛保護熱處理技術和高速火焰噴涂技術,使得起落架壽命滿足設計要求。由此,新材料和制造技術的進步確保了飛機的更新換代。
飛機在耐腐蝕環境中的長壽命設計對材料提出了更高要求,AerMet100鋼較300M鋼而言,強度級別相當,而耐一般腐蝕性能和耐應力腐蝕性能明顯優于300M鋼,與之相配套的起落架制造技術已應用于F/A-18E/F、F-22、F-35等先進飛機上。更高強度的Aermet310鋼斷裂韌性較低,正在研究中。損傷容限超高強度鋼AF1410的裂紋擴展速率極慢,用作B-1飛機機翼作動筒接頭,比Ti-6Al-4V減重10.6%,加工性能提高60%,成本降低 30.3%。俄羅斯米格-1.42上高強度不銹鋼用量高達30%。PH13-8Mo是唯一的高強度馬氏體沉淀硬化不銹鋼,廣泛用作耐蝕構件。國內探索超高強度不銹鋼取得初步效果。
國外還發展了超高強度齒輪(軸承)鋼,如CSS-42L、GearmetC69等,并在發動機、直升機和宇航中試用。國內發動機、直升機傳動材料技術十分落后,北京航空材料研究院已自主研究開發了一種超高強度軸承齒輪鋼。
復合材料
在飛機、發動機結構材料家族中,復合材料是一位新成員。材料科學的發展造就了高強度、高模量、低比重的碳纖維,從而掀開了先進復合材料時代的序幕。日本于 1959年首先發明了聚丙烯腈(PAN)基碳纖維,并于20世紀60年代初將其投入工業化生產;70年代中期以碳纖維為增強相的先進復合材料誕生。航空用的復合材料種類不少,其中的絕對主力就是樹脂基碳纖維復合材料。因為碳纖維是目前已知的比強度、比剛度最好的材料。它比鋁還要輕,比鋼還要硬,其比重是鐵的四分之一,比強度是鐵的十倍;而且化學組成非常穩定,還具有高抗腐蝕性,適用于航空和航天飛行器。
碳纖維增強復合材料通常以環氧樹脂基復合材料為代表。對航空結構而言,這種復合材料的壓縮強度(Compression Strength)和韌性(沖擊后壓縮強度,簡稱 CAI/Compression After Impact strength)已成為代別的主要指標,目前已發展到第三代,并已廣泛進入軍民機產品。
在航空復合材料應用的進程中,軍機、民機、直升機、無人機各自走過相似的發展道路。軍機上復合材料的應用大致可分為三個階段。
第一階段,復合材料主要用于艙門、口蓋、整流罩以及襟副翼、方向舵等操縱面上,受力較小,制件尺寸較小,大約于20世紀70年代初即已實現;
第二階段,復合材料開始應用于垂尾、平尾等受力較大、尺寸較大的尾翼級部件,其中,美國F-14戰斗機在1971年把硼纖維增強的環氧樹脂復合材料成功應用在平尾上,被稱為復合材料史上的一個里程碑。自20世紀70年代初至今,國外軍機尾翼級的部件均已用復合材料制造。
第三階段,復合材料進入機翼、機身等受力大、尺寸大的主要承力結構中。其中,美國原麥道飛機公司于1976年率先研制了F/A-18的復合材料機翼,把復合材料的用量提高到了13%,成為復合材料史上的又一個重要里程碑。此后,國外軍機群起仿效,幾乎都采用了復合材料機翼。目前世界軍機上復合材料用量約占全機結構重量的 20%~50%不等。
民機既強調安全性也強調經濟性,同樣對結構減重有迫切需求。以美國為例,復合材料在大型民機上的應用,大致走過了四個階段,體現了循序漸進的原則。
第一階段,復合材料主要應用在受力很小的前緣、口蓋、整流罩、擾流板等構件,該階段于上世紀70年代中期實現。
第二階段,受力較小的部件如升降舵、方向舵、襟副翼等開始應用復合材料制造,該階段約于80年代中期結束。我國ARJ21新支線飛機的復合材料技術水平大致在這個階段。
第三階段,復合材料應用在受力較大的部件,主要是垂尾、平尾等,如波音公司B777的復合材料垂尾、平尾。波音777共用復合材料9.9噸,占結構總重的11%。
第四階段,復合材料應用于飛機最主要受力部件機翼、機身等,如波音公司的B787“夢想”飛機,代表了飛機結構復合材料化的發展趨勢。波音787飛機共使用復合材料50%,超過了鋁、鈦、鋼金屬材料的總和,主要應用在機翼、機身、垂尾、平尾、機身地板梁、后承壓框等部位,是第一個采用復合材料機翼和機身的大型商用客機。
直升機包括軍用、民用和輕型直升機三類,先進復合材料在各種直升機上的用量均很大。如V-22可垂直起落,傾轉旋翼后又能高速巡航,該機結構的50%由復合材料制成,包括機身、機翼、尾翼、旋轉機構等,共用復合材料3000多千克。美國武裝直升機“科曼奇”(RAH- 66)共使用復合材料50%,歐洲最新的“虎”式武裝直升機復合材料用量高達80%,接近全復合材料結構。我國與法國、新加坡合作研制的輕型直升機 EC120的機身、垂尾、水平安定面、尾翼、前艙等結構均由復合材料制成。
無人機包括無人作戰機、無人偵察機和各種小型、微型、超微型無人機。軍用無人機具有的低成本、輕結構、高機動、大過載、高隱身、長航程的技術特點,決定了其對減重的迫切需求,因此復合材料用量都很大,鮮明地體現了飛機結構復合材料化的趨勢。美國波音公司X-45系列飛機復合材料用量達90%以上,諾斯羅普格魯門公司的X-47系列飛機基本上為全復合材料飛機。
航空發動機應用復合材料可以大幅度提高其推重比,因此先進復合材料已成為未來發動機關鍵材料之一。發動機除使用樹脂基復合材料外,因溫度要求的關系,還會用到金屬基、陶瓷基、碳/碳等復合材料。
結語
如引言所述,飛機材料的發展已經進入第五階段,總趨勢是復合材料和鈦合金的用量不斷增多,創歷史新高。美國C-17大型軍用運輸機的鈦用量占全機材料重量的 10.3%(鈦零件總重6.8噸),復合材料用量達8.1%;空客A380的復合材料用量22%,鈦合金用量10%;波音787復合材料用量50%,鈦用量15%;空客A350的復合材料用量52%,鈦合金用量9%。航空材料品種雖然沒有發生大變化,但材料的性能、品質,特別是與前幾階段在飛機上的應用比例相比,卻發生了極大的變化。在這些數據的背后,更多的是材料科學技術的跨越式發展和創新與進步。
我國航空材料工業從跟蹤仿制開始,已經走過了數十年的發展歷程,經歷了好幾個發展階段和材料代別,但相對于國際航空材料技術的先進水平,我國航空材料技術還有相當大的差距。為此,國家提出“探索一代、預研一代、研制一代、生產一代”的劃代發展思想,航空材料科學技術作為這“四個一代”發展的技術引領者和技術推動者,應該更加強化創新,超前部署,厚積薄發。中航工業北京航空材料研究院是國內唯一面向航空,從事航空先進材料應用基礎研究、材料研制與應用技術研究和工程化研究的綜合性科研機構,志在“引領航空材料技術,打造高新材料產業”,成為航空材料的“領跑者”??梢韵嘈?,隨著國民經濟的進一步發展,我國航空材料科學技術一定會迎來一個蓬勃發展的春天。
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