Ti2AlNb合金研究进展及在航空发动机上应用可行性分析

TG176; Ti2AlNb合金优良的综合高温性能使其有望取代部分镍基合金,作为航空发动机关键结构材料实现发动机自身减重.针对未来高性能航空发动机轻量化设计需求,结合统计对比、对照实验、有限元仿真分析等方法,从材料特性、合金冷/热加工工艺性能、减重收益等方面分别进行分析,讨论该合金在航空发动机中应用的优势、潜力以及仍需解决的问题.分析结果表明,该合金在减重方面优势显著,且较好地实现了强度、韧性和塑性的综合匹配,无明显短板;具有可接受的冷、热加工性能,通过变形、铸造等方式均可制备工程可用的大规格零件;应用于机匣等静子件可在镍基高温合金基础上减重35.3％,应用于整体叶盘/轮盘等转子件可在镍基高温...

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Published in材料工程 Vol. 53; no. 1; pp. 28 - 44
Main Authors 裴会平, 刘冬, 姚利盼, 邵天敏, 刘巧沐, 刘亮亮, 陈乾明
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 清华大学高端装备界面科学与技术全国重点实验室,北京 100084%中国科学院金属研究所轻质高强材料研究部,沈阳 110016%北京航空航天大学能源与动力工程学院,北京 100191%中国航发四川燃气涡轮研究院先进动力总体部,成都 610500 20.01.2025
Subjects
加工工艺
航空发动机
weight reduction
Ti2AlNb
减重
material property
材料特性
process technology
aero engine
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ISSN1001-4381
DOI10.11868/j.issn.1001-4381.2024.000183

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Summary:TG176; Ti2AlNb合金优良的综合高温性能使其有望取代部分镍基合金,作为航空发动机关键结构材料实现发动机自身减重.针对未来高性能航空发动机轻量化设计需求,结合统计对比、对照实验、有限元仿真分析等方法,从材料特性、合金冷/热加工工艺性能、减重收益等方面分别进行分析,讨论该合金在航空发动机中应用的优势、潜力以及仍需解决的问题.分析结果表明,该合金在减重方面优势显著,且较好地实现了强度、韧性和塑性的综合匹配,无明显短板;具有可接受的冷、热加工性能,通过变形、铸造等方式均可制备工程可用的大规格零件;应用于机匣等静子件可在镍基高温合金基础上减重35.3％,应用于整体叶盘/轮盘等转子件可在镍基高温合金基础上减重37.3％.
ISSN:1001-4381
DOI:10.11868/j.issn.1001-4381.2024.000183