中园氏航大学 《航空材料与腐蚀防护》讲义 Civil Aviation University of china中国民航大学理学院材料化学教研室苏景新 新近投入使用或正在开发中的先进飞机(包括军机和民航机)的机体结构用材料的主要 特点是:大量采用高比强度和高比模量的轻质、高强、高模材料,从而提高飞机的结构效率, 降低飞机结构重量系数。其中又以先进复合材料和钛合金用量的增加,传统铝合金和钢材的 用量相应减少的特点最为突出。先进复合材料和钛合金的用量、材料本身的性能指标、结构 设计水平和零组件加工质量已成为这些航空产品先进性的主要表现之一。 从各种材料的角度分析,今后航空产品结构用材的发展趋势是 铝合金 铝合金因其技术成熟、成本低、使用经验丰富等优势,在相当长的时期内,仍将是亚音 速飞机和低超音速飞机的主要结构用材之 2.结构钢 些新型超高强度钢在今后仍然还会是起落架、主要接头、隔框等一些主要承力构件的 备选材料。 3.钛合金 钛合金在飞机结构用材中所占的重要地位已确定无疑,但是钛合金的较贵的价格和较差 的工艺性,是影响使用的很大因素。 4.先进复合材料 由于先进复合材料具有比钢、铝、钛高得多的比强度、比模量和耐疲劳等优点,在未来 高性能的飞机结构材料中,先进复合材料将会占据越来越重要的地位,甚至完全有可能出现 全复合材料结构的飞机 、航空发动机用材的演变 早期的活塞式发动机的结构材料以普通碳素钢为主。 涡轮喷气发动机(包括涡轮风扇发动机和涡轮桨叶发动机)的性能水平很大程度上依赖 于高温材料的发展。其中尤以涡轮部件材料最为关键 1.涡轮叶片材料 在二十世纪四十年代,尽管喷气式发动机的原理早已提出,但由于没有合适的高温材料 用于制造涡轮,所以发展迟缓。 到五十年代初,英国的Whte公司开发出了镍基高温合金 到六十年代,开始使用真空熔炼方法制造高温合金,合金的纯度得到提高,性能更好。 七十年代,开发出定向凝固、单晶铸造等高温部件制造工艺,使叶片的最高工作温度和 耐疲劳性能进一步提高《航空材料与腐蚀防护》讲义 中国民航大学理学院材料化学教研室 苏景新 5 / 58 新近投入使用或正在开发中的先进飞机（包括军机和民航机）的机体结构用材料的主要 特点是：大量采用高比强度和高比模量的轻质、高强、高模材料，从而提高飞机的结构效率， 降低飞机结构重量系数。其中又以先进复合材料和钛合金用量的增加，传统铝合金和钢材的 用量相应减少的特点最为突出。先进复合材料和钛合金的用量、材料本身的性能指标、结构 设计水平和零组件加工质量已成为这些航空产品先进性的主要表现之一。 从各种材料的角度分析，今后航空产品结构用材的发展趋势是： 1. 铝合金 铝合金因其技术成熟、成本低、使用经验丰富等优势，在相当长的时期内，仍将是亚音 速飞机和低超音速飞机的主要结构用材之一。 2. 结构钢 一些新型超高强度钢在今后仍然还会是起落架、主要接头、隔框等一些主要承力构件的 备选材料。 3. 钛合金 钛合金在飞机结构用材中所占的重要地位已确定无疑，但是钛合金的较贵的价格和较差 的工艺性，是影响使用的很大因素。 4. 先进复合材料 由于先进复合材料具有比钢、铝、钛高得多的比强度、比模量和耐疲劳等优点，在未来 高性能的飞机结构材料中，先进复合材料将会占据越来越重要的地位，甚至完全有可能出现 全复合材料结构的飞机。 二、航空发动机用材的演变 早期的活塞式发动机的结构材料以普通碳素钢为主。 涡轮喷气发动机（包括涡轮风扇发动机和涡轮桨叶发动机）的性能水平很大程度上依赖 于高温材料的发展。其中尤以涡轮部件材料最为关键： 1. 涡轮叶片材料 在二十世纪四十年代，尽管喷气式发动机的原理早已提出，但由于没有合适的高温材料 用于制造涡轮，所以发展迟缓。 到五十年代初，英国的 White 公司开发出了镍基高温合金。 到六十年代，开始使用真空熔炼方法制造高温合金，合金的纯度得到提高，性能更好。 七十年代，开发出定向凝固、单晶铸造等高温部件制造工艺，使叶片的最高工作温度和 耐疲劳性能进一步提高