航空发动机用什么铝合金铸造

1. 涡轮发动机对材料要求最为严苛的是哪个部件

航空发动机材料是制造航空发动机气缸、活塞、压气机、燃烧室、涡轮、轴和尾喷管等主要部件所用的结构材料。航空发动机早期采用铝合金、镁合金、高强丛锋度钢和不锈钢等制造；后期为适应增加发动机推力、提高飞机飞行速度的需段郑扮要，钛合金、高温合金和复合材料相继得到应用。在航空发动机中，涡轮叶片由于处于温度最高、应力最复杂、环境最恶劣的部位而被列为第一关键件，并被誉为“王冠上的明珠”。涡轮叶片的性能水平，特别是承温能力成为一种型号发动机先进程度的重要标志，在一定意义上，也是一个国家航空工业水平的显著标志。[1]

涡轮叶片材料发展

20世纪40年代，喷气式发动机原理早已提出，但没有合适的高温材料用于制造涡轮，发展迟缓。

50年代，随着涡轮进口温度提高到950℃，出现了沉淀硬化合金，应用沉淀强化原理使合金具有更高的高温强度。

70年代，进口温度提高到了1240℃，出现了Rene95合金和粉末冶金高温合金。

在这些先进航空发动机中，高温材料仍属于核心技术。如军用发动机中的高温钛合金（压气机盘和叶片）、高温合金板材（燃烧室）和粉末冶金材料以及单晶叶片材料（涡轮）等，民用发动机中使用的单晶叶片材料和粉末高温合金涡轮盘材料。[1]

发展趋势

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发动机热端部件的材料主要以高温合金为主，如钛合金的应用就始于发动机，且至今仍是发动机压气握灶机的主打材料。真空熔炼、定向凝固以及单晶铸造的引入使发动机涡轮进口温度从1940年的700℃增加到2000年的1 650°C，发动机的寿命也大为上升。下一步，涡轮进口温度将从1650℃增加到1715℃，2020年以后可能上升到1977°C。为实现这些苛刻的要求，还要依靠材料、工艺与冷却技术的完美结合。

航空发动机材料的一个重要发展趋势是继续开发新的三、四代单晶合金，美国NASA开发的第四代单晶合金工作温度比第三代高出27～42℃俄罗斯正在开发的ⅨC-55也属于第4代单晶，在1100℃、100h的持久强度高达180～190MPa。美国NASA还打算将工作温度比第四代单晶再提高56℃，这已十分接近合金的熔点了。此外，镍铝型合金也是发展方向之一。

较先进的发动机上高温合金占55%～65%，钛合金用量25%～40%，发动机推重比已达到10，涡轮进口温度达到1650℃。要将发动机的推重比进一步提高，首先要发展高温结构材料，如金属间化合物材料、金属基复合材料、陶瓷及C/C基复合材料等，因此，这些材料也一直是航空发动机材料研究的重点。[2]

材料特点

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航空发动机的特点是体积小,功率大,各部件的工作条件严酷，特别是转动件在不同的温度、载荷、环境介质（空气，燃气）下工作，大多须用比强度高、耐热性好和抗腐蚀能力强的材料制造。航空发动机的使用期限不尽相同,军用飞机发动机一般为100～1000小时；民用机发动机甚至要求1万小时以上,所用材料的组织和性能须保持长时间稳定。航空发动机早期采用铝合金、镁合金、高强度钢和不锈钢等制造；后期为适应增加发动机推力、提高飞机飞行速度的需要，钛合金、高温合金和复合材料相继得到应用。

使用铸铝合金、合金钢制造的活塞式航空发动机，在1903年装备了第一架螺旋桨式飞机。40年代到50年代初有了高温合金，涡轮喷气发动机才得以研制成功，使飞机的飞行速度超过了音速。60年代由于铸造高温合金和钛合金的应用和发展，涡轮风扇发动机得以研制成功。70年代定向凝固高温合金空心涡轮叶片、粉末高温合金涡轮盘和新的钛合金的出现，使涡轮进口温度提高到1370°C，使涡轮风扇发动机的推重比达到8以上。

活塞式航空发动机 汽缸一般用强度达 1000 兆帕(约100公斤/毫米)的中碳铬-钼-铝钢制做,以便表面渗氮,提高耐磨性和耐蚀性。活塞用强度为300兆帕（约30公斤/毫米）的锻造铝合金制作，再嵌装上合金铸铁涨圈，起耐磨和封严的作用。联杆和曲轴用优质的铬－镍合金钢制造，有耐磨要求的部位还经过渗碳或氮化处理。

涡轮喷气发动机压气机的零部件工作温度一般低于650℃，要求用比强度和疲劳强度高、抗冲击和耐腐蚀的材料制造。离心式压气机的叶轮使用高强度铝合金。轴流式压气机的前风扇叶片用钛合金。低压转子的轮盘和叶片用钢和铝合金，发展趋势是全部用钛合金。高压转子的轮盘和叶片用耐热钢，发展趋势是用高温合金。前机匣用钢或钛合金制造，有的机匣为了隔音还需要用吸音材料。燃烧室内燃烧区的温度高达1800～2000°C，尽管引入气流冷却，燃烧室壁温一般仍在900°C以上,常用易成形、可焊接的高温合金(新型镍基和钴基合金)板材制造。为了防止燃气冲刷、热腐蚀和隔热，常喷涂防护涂层。弥散强化合金不需涂层即可用于制造耐1200°C的燃烧室。燃烧室用的材料均可用于制造加力燃烧室和尾喷管。制造涡轮叶片和涡轮盘的材料是影响发动机性能的重要材料。适宜于制造涡轮叶片的材料有铸造镍基合金。现代试验型发动机的涡轮进口温度已达到1650°C，更高的要求达到1930°C。正在研制定向单晶、定向共晶、钨丝增强镍基合

2. 中国的软肋：为什么造不出好的航空发动机

航空发动裤滑改机，它被称之为工业之花，是代表一个国家工业整体水平的标志。做个比喻，整个国家的第二产业（从冶金到制造到加工，设计）是一个金字塔，航发就是这个金字塔的塔尖，它涉及到了基本上所有的工业和技术项目，并且要用到这些领域的最高技术成就。

航发技术从大面上说，涉及到：冶金，材料，机械加工，机械制造，热力学，空气动力学，流体力学，控制学，等等等等吧，基本上吧，你把工科的学科统统算上，75％以上都要把自己的最高成就献给航发。如果我们的航空发动机技术有一天独步全球，等于是国家科学技术成就远远凌驾美国之上，那我们就是不折不扣的地球霸主，想不承认都不行。

话又说回来，中国的重工业差，看要跟谁比。还是以航发为例，美俄英三雄是中国十几二十年内赶不上的，法国、乌克兰也很有特色，日本石川岛播磨重工的航发技术在某些方面比中国强没错，但是各领域综合发展远远没有中国全面，其发动机综合水平也不如中国。其它的，还真没一个能站出来跟中国相提并论的。 在这个超级尖端的行业，中国还是能挤进前七、前八的。

从技术上来讲
材料和工艺是两大根本难题
首先航空发动机核心部件所需的材料我们不能制造
制造喷气式发动机的涡轮叶片需要高强度耐高温材料
现代喷气发动机的涡轮叶片在工作过程中
通常要承受1600-1800摄氏度的高温
同时还要承受300米/秒左右的风速
以及由此带来的巨大的空气压力
工作环境极为恶劣
目前世界先进发动机都采用高温高性能高铌钛铝合金
而这个我们国家还没有研制出来

更重要的是我们的工艺不过关
现代涡轮叶片通常采用定向凝固的单晶材料制造
还要在内部开辟风冷通道
也就是说叶片要是空心的
铸造的过程中让困要定向凝固
形状复杂胡判的叶片必须是一块晶体
以提高高温下的性能
而且还要有绝对高度精度
这种工艺极其复杂
我们还不能完全掌握

3. 航空上常用的金属材料有哪些以及特性写成论文怎么写

金家族之一：铝合金

航空用铝合金密度低、耐腐蚀性能好，且具有较高的比强度、比刚度，容易加工成型，有足够的使用经验，这些优点使其成为飞机结构的理想材料。从诞生以来，铝合金随着飞机设计的要求而不断发展，其性能也日益强大。例如，1954年，英国的3架“彗星”飞机先后坠毁，事故分析表明，坠机的主要原因是材料疲劳以及部分 7075-T6铝合金构件被严重腐蚀。经过探索，研究人员突破了过时效热处理问题，研制出第二代耐腐蚀铝合金，有效提升了飞机的安全水平。

如今，航空铝合金的发展已经进入第六阶段。2005年 4月 27日，世界上最大的宽体客机空客A380在图卢兹机场成功首飞。A380能够取得成功，先进材料的应用立下了汗马功劳。其中，加拿大铝业公司和美国铝业公司就为 A380开发了新型铝合金材料。根据 A380各部件的特点，加拿大铝业公司开发出了7040-T7651、7449、2027-T3511等一系列铝合金。每种合金都具有不同的性能和特点。在A380项目中，用7085锻件制造的应急舱门，零件数量从 147个减至 40个，紧固件由 1400个减至 450个，重量减轻了 20%，成本降低了 20%〜25%，承载能力和疲劳寿命也得到了显著提高。

合金家族之二：钛合金

钛及钛合金材料密度低、比强度高（目前金属材料中最高）、耐腐蚀、耐高温、无磁、组织性能和稳定性好，可以与复合材料结构直接连接，而且两者之间的热膨胀系数相近，不易产生电化学腐蚀，具有优良的综合性能。因此，钛合金在航空领域得到越来越广泛的应用。洛克希德公司的“黑鸟”高空高速战略侦察机 SR-71，飞行速度超过 3马赫，在高速飞行时，机体表面温度将超过常规铝合金蒙皮的极限，如果用钢制造，飞机重量会大大增加，影响飞行速度和升限等性能。因此，SR-71的机身大量采用了钛合金，总重达 30多吨，占飞机结构重量的 93%。随着人们对飞机性能要求的不断提高，民用飞机的钛合金用量也在逐渐增加。早期波音 707上的钛合金部件用量仅占结构总重量的 0.2%，到最新的波音 787，占比高达 15%。

此外，钛合金也是制造航空发动机的主要材料。早期美国 F-4战斗机使用的 J79发动机，钛合金的用量只有50千克，不到总重量的2%。而现在大多数航空发动机的钛用量已经达到发动机总重量的25%〜30%。如波音 747、767的发动机 JT9D，其用钛量为总重量的 25%；空客A320的V2500发动机，其用钛量为总重量的 31%。钛合金的另一大用途是作为螺栓、铆钉等紧固件材料。这些紧固件虽小，但用量却很大，使用钛合金紧固件可以大大减轻重量。据估算，C-5大型运输机有 70%的紧固件为钛合金紧固件，飞机因此而减重 1吨左右。现在钛合金 3D打印技术已用于飞机制造。钛合金3D打印技术由于摆脱了传统的模具制造这一显著延长研发时间的环节，可以制造高精度、高性能、高柔性和快速制造结构十分复杂的金属零件，因而为先进飞机结构的快速研发提供了有力的技术手段。

合金家族之三：超高强度钢

超高强度钢在强度、刚性、韧性以及价格等方面具有很多优势，且拥有在承受极高载荷条件下保持高寿命和高可靠性的特点，在航空领域得到广泛使用。例如，飞机的起落架要承受冲击等复杂载荷，而且载荷巨大，同时还要求起落架舱容积尽可能小，超高强度钢绝对强度大、稳定性好，因此成为起落架的首选材料。

20世纪 60年代，美国成功开发了 300M超高强度钢。300M钢的抗拉强度高，达到 1860MPa以上。它的横向塑性高，断裂韧性好，与同强度低合金超高强度钢相比，300M钢的抗疲劳性能更好，在介质中的裂纹扩展速率低。这些特点使得 300M钢成为大型飞机起落架的主要材料。1992年，美国又开发了 AreMet100。AreMet100与 300M的强度级别相同，但耐腐蚀性能和耐应力腐蚀性能较 300M钢有较大提高，是目前综合性能最好的超高强度钢。F-22、F/A-18E/F就使用了AreMet100作为飞机起落架的主要材料。

4. 制造飞机的材料中为什么大量使用铝合金而不是用纯铝

因为铝合的硬度、强度和性能均优于纯铝。铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。工业经济的飞速发展，对铝合金焊接结构件的需求日益增多，使铝合金的焊接性研究也随之深入。目前铝合金是应用最多的合金。

铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，工业上广泛使用，使用量仅次于钢。一些铝合金可以采用热处理获得良好的机械性能、物理性能和抗腐蚀性能。

注：航空材料是制造飞机（包括飞行器）、航空发动机及其附件、仪表及随机设备等所用材料的总称，通常包括金属材料(结构钢、不锈钢、高温合金、有色金属及合金等）、有机高分子材料(橡胶、塑料、透明材料、涂料等）和复合材料。

(4)航空发动机用什么铝合金铸造扩展阅读：

铝合金的特性：

1、有填充狭槽窄缝部分的良好流动性；

2、有比一般金属低的熔点，但能满足极大部分情况的要求；

3、导热性能好，熔融铝的热量能快速向铸模传递，铸造周期较短；

4、熔体中的氢气和其他有害气体可通过处理得到有效的控制；

5、铝合金铸造时，没有热脆开裂和撕裂的倾向；

6、化学稳定性好，抗蚀性能强；

7、不易产生表面缺陷，铸件表面有良好的表面光洁度和光泽，而且易于进行表面处理；

8、铸造铝合金的加工性能好，可用压模、硬模、生砂和干砂模、熔模石膏型铸造模进行铸造生产，也可用真空铸造、低压和高压铸造、挤压铸造、半固态铸造、离心铸造等方法成形，生产不同用途、不同品种规格、不同性能的各种铸件。

5. 航空发动机用什么材料

不同的零件使用不同的材料，总体来说用的最多的是铝合金和铸铁

6. 飞机涡轮是用什么材料制造的

飞机发动机涡轮叶片是什么材料,我想都是册粗制造公司的机密.我们常见的材料是肯定不行的,但都有一种发展趋势,如采用C—C材料、高分子、聚合物材料等等.当能还要有很多特殊的加工方法,下面摘了一些叶片使用是什么材料的趋势和加工方法,供了解.
航空制造是制造业中高新技术最集中的领域，属于先进制造技术。航空制造同一般制造相比，共性是主要的，但也有自己的特点：(1)特殊的要求——强调产品的高性能、高质量。比如，飞机的减重都是以克来计算的，航空产品很重视比强度，即单位重量的强度。现在采用C—C材料、高分子、聚合物材料，比强度比钢高得多。(2)制造工艺的新概念、新技术。对航空制造而谨乎言，最大的问题还是技术，只有技术才是产品高性能、高质量的根本。从热加工州晌镇来看，很多发动机采用单晶空心叶片，从多晶变成单晶，性能提高了好多倍。目前美国爱立森公司做空心叶片(空心叶片可以耐更高温度)，壁做得非常薄，有许多气冷通道，可把使用温度提高七、八网络。这种技术就是高新技术。
飞机发动机叶片的新材料已经发展为第4代单晶。开始时用多晶的镍基高温合金，后来制成了定向晶界的多晶叶片，结晶方向与受力方向一致，性能提高很多。目前制作成了无晶界定向单晶，性能更提高了，制作难度也更大了。
第4代发动机涡轮盘为双性能盘，这种盘外边是细结晶组织，抗疲劳性能好，里边是粗结晶组织，抗蠕变性能好。
对于航空发动机叶片，现在国内外开始研究钦铝化合物的定向单晶，我们也正在研究。据美国NASA估计，到2020年整个发动机材料总量的20%～25%将是钛铝合金。

7. 应用于航空发动机，钛铝合金相比镍基合金有哪些优点

发动机喷出的东西越多，产生推力的速度就越快，但燃料和炸药的爆炸速度已经接近分子间信息传递的理论极限。如果基础物理没有突破，那么为了提高推力，只能拼命往发动机里加更多的燃料。燃油多了，空气就不够燃烧了，只好装“排气扇”。这是发动机的基本原理:压缩更多的空气燃烧更多的燃料。

GE使用的4822合金并不完美，室温拉伸塑性小于2%。虽然优于其他金属间化合物，但与镍基合金相比还是太脆。所以GE已经将其应用到环境温度和风险系数最低的末端二级叶片上，这样即使断裂也不会造成整架飞机失控。

当然，美国人这样做不是为了炫耀，而是要注意钛铝合金的密度只有镍基合金的一半。在以克为单位的飞机发动机上，GE将单个发动机的重量减轻了200磅左右，成为当时航空和材料领域轰动性的进步。

8. 铝压铸件常选用什么型号的铝合金

最常用的是ADC12（日本标准），相当于国标YL113，美国标准383。
合金牌号是YZAlSi11Cu3。

ADC12化学成分：
ADC12含铝(Al) 余量
铜(Cu)1.5～3.5
硅(Si)9.6～12.0
镁(Mg)≤0.3
锌(Zn)≤1.0
铁(Fe)≤0.9
锰(Mn)≤0.5
镍(Ni)≤0.5
锡(Sn)≤0.3

ADC12 ADC10
主要用于汽车发动机缸体、摇臂、化油器、水泵壳体、变速箱壳体、离合器壳体、转向机壳体等零件的生产。
Y112 Y113
性能及用途与ADC12、ADC10相似，区别主要在制造商由于对某项性能的特定要求对某种成份（如Si）的特别规定。
AC3AM用于汽车发电机支架、发动机支架、动力转向系统等零件的生产。
ZLD101主要用于形状复杂，承受中等负荷的零件。如，水泵及传动装置壳体、水冷发动机汽缸体等。

9. 飞机的发动机是用什么材料做成的

这个我只能大概的回答一下，发动机可以分为:冷端和热端。即冷端——燃烧室之前，热端——燃烧室之后（包括燃烧室）。
冷端这要是一些铝合金，有些先进发动机的高压压气机叶片和风扇是钛合金的；热端都是一些高温合金，阻燃合金等，比如镍基高温合金、陶瓷基高温合金等。
另外，发动机的附件齿轮箱好多是用钛合金铸造的。