適用于制作飛機零部件的鈦合金分析

潘虹

摘要：本文主要圍繞飛機零部件制造工作展開研究，通過分析當前應用相對較廣的飛機零部件鈦合金材料和其具體性能，探究鈦合金材料的特點和相關制造技術的具體應用，分析其應用過程中仍存在的問題，研究其新時期在飛機零部件領域的發(fā)展方向，推動鈦合金材料和制造技術等實現新的發(fā)展。

關鍵詞：飛機 零部件 鈦合金 具體分析

隨鈦合金制造工藝等的不斷發(fā)展，鈦合金在飛機零部件領域的應用逐漸增多。在此發(fā)展形勢下，國家長期跟蹤國外先進技術，同時致力于自主創(chuàng)新，逐漸攻破了鈦合金技術的眾多難關，制造出了高性能鈦合金材料，提高了鈦合金在飛機零部件領域的應用率，對推動飛機零部件質量提升等具有重要意義。

一、鈦合金應用于飛機零部件制作的舉例分析

與傳統材料相比，鈦合金可以滿足飛機零部件在密度、強度等方面的要求，同時還可以與碳纖維復合材料保持較好的相容性，因而在當前航空結構材料中具有較為廣泛的應用。當前來說，當前飛機上的零部件材料大約有百分之八是鈦合金材料，在制作起落架的過程中，可以選擇具有良好可鍛性的近β型材料，結合其具體要求來選擇材料的具體類型。而在制作后整流罩的過程中，可以選擇氧化性相對較好的鈦合金材料，傳統的起落架結構和吊掛等部位也可以選擇應用鈦合金作為主要的材料。在當前飛機復合材料使用量逐漸增加的情況下，鈦合金復合材料的應用相對較多，因而逐漸取代鋁合金，作為飛機零部件的主要材料使用。就相關報道指出，美國一家公司新研制出了一種新的鈦合金材料，該材料可以滿足抗高溫以及抗蠕變要求，因而在制造飛機特殊材料的過程中，可以選擇應用該材料制和相關材料制作飛機的發(fā)動機艙和噴管等，對推動飛機制造業(yè)向前發(fā)展等具有重要意義。

二、鈦合金產品近凈成型工藝的特點和應用

鈦合金的熱導率相對較低，其相關性能導致該類材料的制作周期相對較長，因而其在飛機零部件制造領域的應用也受到了影響。就當前來說，鈦合金產品在熔模精密鑄造方面具有相對較廣的應用。具體應用過程中可以發(fā)現，該類零件制造方法可以降低零部件表面的粗糙度，同時還可以提升其尺寸精度，對制造工藝要求比較復雜的零部件而言，該類產品的應用范圍和應用領域等也相對較廣，可以滿足多方面的金屬材料利用要求，對提高產品的整體利用率等具有重要意義。在對飛機安全性能要求逐漸提高的今天，該類零部件加工方法的應用將會逐漸增多。此外，等溫鍛造也是當前飛機零部件制造過程中常用的一種技術，與傳統鍛造技術相比，利用該技術可以提高對鍛件尺寸的控制效率，在制造精度要求高的材料的過程中，可以極大的提高產品的成功率，同時節(jié)省施工過程中應用的各類材料，因而可以有效降低飛機制造過程中產生的制造成本。同時，該類材料在應用過程中的鍛造載荷相對比較小，因而應用的設備噸位等也相對比較小，成品的微觀組織比較相似，可以滿足飛機零部件的機械性能要求。在波音777飛機上應用使用該方法制造的鈦合金鍛件的頻率也逐漸增高，實現了翻倍式增長。最后，粉末激光成型技術也是當前應用相對較廣的一種飛機零部件制造技術，利用該方法制造相關材料的過程中可以發(fā)現，零部件制造過程中的模具投入和鍛造設備投入都明顯減少，同時其后續(xù)的毛胚加工量等也得到了控制，材料的利用率不斷提高。在該方式下，飛機零部件制造可以逐漸擺脫傳統的拼接制造工藝方法，轉而使用整體制造的方式開展各項活動，應用于模具選擇和零部件裝配等的時間明顯減少，對降低飛機制造的整體成本等具有重要意義。當前來說，c919的機頭天窗骨架應用了該項技術，但是其在其它方面應用的頻率相對較低，將會隨著技術發(fā)展而逐漸擴大其應用范圍。

三、國內的航空鈦合金發(fā)展趨勢

國內民用飛機發(fā)展過程中更強調材料的經濟型和安全性，而鈦合金材料大多不能滿足重復使用等要求，因而一般會選擇鋁合金材料代替鈦合金材料來制作飛機零部件。但是隨著技術的不斷發(fā)展，鈦合金制造技術和材料等也會不斷發(fā)展，逐漸降低其生產成本，繼而滿足飛機發(fā)展的基本需求。就當前來說，首先，鈦合金制造行業(yè)應當加強對高性能航空鈦合金材料研究工作的重視，通過對當前應用的鈦合金的強度和強韌性等進行分析，明確其存在的問題和發(fā)展方向，通過引入合金鋼等材料，不斷融合其良好性能來開展后續(xù)的材料制造工作。其次，相關人員應當加強對航空鈦合金精密鑄件推廣工作的重視，應用鈦合金精密鑄件可以逐漸降低產品的生產周期，其生產成本也可以實現大幅度的下降，在此基礎上開展后續(xù)各項工作，可以滿足材料的批量生產等要求，在航天和軍工等領域都可以得到極為廣泛的應用。但是受到其技術發(fā)展等的限制，在當前應用航空鈦合金鑄件開展其后續(xù)各項工作的過程中，該類材料很難滿足機密航空部件的內部質量要求，為了實現更好的發(fā)展，相關技術人員還應當加強研究，不斷改進國內航空鈦合金精密鑄造技術。最后，由于鈦合金部件應用的材料中含有大量造價高昂的材料，因而其原材料成本相對較高，影響了其后續(xù)應用范圍擴大等工作以合理方式開展。但是隨著研究不斷深入可以發(fā)現，應用鐵元素來代替原有元素開展鈦合金制造工藝，其強度和韌性方面的變化并不是很大，但是制造成本卻明顯降低，因而可以將其作為鈦合金原材料選擇的重要方向之一來開展后續(xù)各項工作。同時，技術人員還應當加強對材料選擇和材料制作性能要求等方面的重視，在此基礎上開展后續(xù)各項工作，鈦合金材料的性能自然可以得到保障。

四、小結

鈦合金材料是一種不斷發(fā)展的材料，隨著其合成技術不斷改進，材料的強度、韌性等性能也會不斷改進，相關人員必須加強對航空用的鈦合金材料的重視，不斷改進其制造工藝，完善材料性能，推動鈦合金在飛機上的應用范圍逐漸擴大，提高飛機零部件制造的經濟性和安全性。