航空發動機用什麼鋁合金鑄造

1. 渦輪發動機對材料要求最為嚴苛的是哪個部件

航空發動機材料是製造航空發動機氣缸、活塞、壓氣機、燃燒室、渦輪、軸和尾噴管等主要部件所用的結構材料。航空發動機早期採用鋁合金、鎂合金、高強叢鋒度鋼和不銹鋼等製造；後期為適應增加發動機推力、提高飛機飛行速度的需段鄭扮要，鈦合金、高溫合金和復合材料相繼得到應用。在航空發動機中，渦輪葉片由於處於溫度最高、應力最復雜、環境最惡劣的部位而被列為第一關鍵件，並被譽為「王冠上的明珠」。渦輪葉片的性能水平，特別是承溫能力成為一種型號發動機先進程度的重要標志，在一定意義上，也是一個國家航空工業水平的顯著標志。[1]

渦輪葉片材料發展

20世紀40年代，噴氣式發動機原理早已提出，但沒有合適的高溫材料用於製造渦輪，發展遲緩。

50年代，隨著渦輪進口溫度提高到950℃，出現了沉澱硬化合金，應用沉澱強化原理使合金具有更高的高溫強度。

70年代，進口溫度提高到了1240℃，出現了Rene95合金和粉末冶金高溫合金。

在這些先進航空發動機中，高溫材料仍屬於核心技術。如軍用發動機中的高溫鈦合金（壓氣機盤和葉片）、高溫合金板材（燃燒室）和粉末冶金材料以及單晶葉片材料（渦輪）等，民用發動機中使用的單晶葉片材料和粉末高溫合金渦輪盤材料。[1]

發展趨勢

編輯

發動機熱端部件的材料主要以高溫合金為主，如鈦合金的應用就始於發動機，且至今仍是發動機壓氣握灶機的主打材料。真空熔煉、定向凝固以及單晶鑄造的引入使發動機渦輪進口溫度從1940年的700℃增加到2000年的1 650°C，發動機的壽命也大為上升。下一步，渦輪進口溫度將從1650℃增加到1715℃，2020年以後可能上升到1977°C。為實現這些苛刻的要求，還要依靠材料、工藝與冷卻技術的完美結合。

航空發動機材料的一個重要發展趨勢是繼續開發新的三、四代單晶合金，美國NASA開發的第四代單晶合金工作溫度比第三代高出27～42℃俄羅斯正在開發的ⅨC-55也屬於第4代單晶，在1100℃、100h的持久強度高達180～190MPa。美國NASA還打算將工作溫度比第四代單晶再提高56℃，這已十分接近合金的熔點了。此外，鎳鋁型合金也是發展方向之一。

較先進的發動機上高溫合金佔55%～65%，鈦合金用量25%～40%，發動機推重比已達到10，渦輪進口溫度達到1650℃。要將發動機的推重比進一步提高，首先要發展高溫結構材料，如金屬間化合物材料、金屬基復合材料、陶瓷及C/C基復合材料等，因此，這些材料也一直是航空發動機材料研究的重點。[2]

材料特點

編輯

航空發動機的特點是體積小,功率大,各部件的工作條件嚴酷，特別是轉動件在不同的溫度、載荷、環境介質（空氣，燃氣）下工作，大多須用比強度高、耐熱性好和抗腐蝕能力強的材料製造。航空發動機的使用期限不盡相同,軍用飛機發動機一般為100～1000小時；民用機發動機甚至要求1萬小時以上,所用材料的組織和性能須保持長時間穩定。航空發動機早期採用鋁合金、鎂合金、高強度鋼和不銹鋼等製造；後期為適應增加發動機推力、提高飛機飛行速度的需要，鈦合金、高溫合金和復合材料相繼得到應用。

使用鑄鋁合金、合金鋼製造的活塞式航空發動機，在1903年裝備了第一架螺旋槳式飛機。40年代到50年代初有了高溫合金，渦輪噴氣發動機才得以研製成功，使飛機的飛行速度超過了音速。60年代由於鑄造高溫合金和鈦合金的應用和發展，渦輪風扇發動機得以研製成功。70年代定向凝固高溫合金空心渦輪葉片、粉末高溫合金渦輪盤和新的鈦合金的出現，使渦輪進口溫度提高到1370°C，使渦輪風扇發動機的推重比達到8以上。

活塞式航空發動機 汽缸一般用強度達 1000 兆帕(約100公斤/毫米)的中碳鉻-鉬-鋁鋼製做,以便表面滲氮,提高耐磨性和耐蝕性。活塞用強度為300兆帕（約30公斤/毫米）的鍛造鋁合金製作，再嵌裝上合金鑄鐵漲圈，起耐磨和封嚴的作用。聯桿和曲軸用優質的鉻－鎳合金鋼製造，有耐磨要求的部位還經過滲碳或氮化處理。

渦輪噴氣發動機壓氣機的零部件工作溫度一般低於650℃，要求用比強度和疲勞強度高、抗沖擊和耐腐蝕的材料製造。離心式壓氣機的葉輪使用高強度鋁合金。軸流式壓氣機的前風扇葉片用鈦合金。低壓轉子的輪盤和葉片用鋼和鋁合金，發展趨勢是全部用鈦合金。高壓轉子的輪盤和葉片用耐熱鋼，發展趨勢是用高溫合金。前機匣用鋼或鈦合金製造，有的機匣為了隔音還需要用吸音材料。燃燒室內燃燒區的溫度高達1800～2000°C，盡管引入氣流冷卻，燃燒室壁溫一般仍在900°C以上,常用易成形、可焊接的高溫合金(新型鎳基和鈷基合金)板材製造。為了防止燃氣沖刷、熱腐蝕和隔熱，常噴塗防護塗層。彌散強化合金不需塗層即可用於製造耐1200°C的燃燒室。燃燒室用的材料均可用於製造加力燃燒室和尾噴管。製造渦輪葉片和渦輪盤的材料是影響發動機性能的重要材料。適宜於製造渦輪葉片的材料有鑄造鎳基合金。現代試驗型發動機的渦輪進口溫度已達到1650°C，更高的要求達到1930°C。正在研製定向單晶、定向共晶、鎢絲增強鎳基合

2. 中國的軟肋：為什麼造不出好的航空發動機

航空發動褲滑改機，它被稱之為工業之花，是代表一個國家工業整體水平的標志。做個比喻，整個國家的第二產業（從冶金到製造到加工，設計）是一個金字塔，航發就是這個金字塔的塔尖，它涉及到了基本上所有的工業和技術項目，並且要用到這些領域的最高技術成就。

航發技術從大面上說，涉及到：冶金，材料，機械加工，機械製造，熱力學，空氣動力學，流體力學，控制學，等等等等吧，基本上吧，你把工科的學科統統算上，75％以上都要把自己的最高成就獻給航發。如果我們的航空發動機技術有一天獨步全球，等於是國家科學技術成就遠遠凌駕美國之上，那我們就是不折不扣的地球霸主，想不承認都不行。

話又說回來，中國的重工業差，看要跟誰比。還是以航發為例，美俄英三雄是中國十幾二十年內趕不上的，法國、烏克蘭也很有特色，日本石川島播磨重工的航發技術在某些方面比中國強沒錯，但是各領域綜合發展遠遠沒有中國全面，其發動機綜合水平也不如中國。其它的，還真沒一個能站出來跟中國相提並論的。 在這個超級尖端的行業，中國還是能擠進前七、前八的。

從技術上來講
材料和工藝是兩大根本難題
首先航空發動機核心部件所需的材料我們不能製造
製造噴氣式發動機的渦輪葉片需要高強度耐高溫材料
現代噴氣發動機的渦輪葉片在工作過程中
通常要承受1600-1800攝氏度的高溫
同時還要承受300米/秒左右的風速
以及由此帶來的巨大的空氣壓力
工作環境極為惡劣
目前世界先進發動機都採用高溫高性能高鈮鈦鋁合金
而這個我們國家還沒有研製出來

更重要的是我們的工藝不過關
現代渦輪葉片通常採用定向凝固的單晶材料製造
還要在內部開辟風冷通道
也就是說葉片要是空心的
鑄造的過程中讓困要定向凝固
形狀復雜胡判的葉片必須是一塊晶體
以提高高溫下的性能
而且還要有絕對高度精度
這種工藝極其復雜
我們還不能完全掌握

3. 航空上常用的金屬材料有哪些以及特性寫成論文怎麼寫

金家族之一：鋁合金

航空用鋁合金密度低、耐腐蝕性能好，且具有較高的比強度、比剛度，容易加工成型，有足夠的使用經驗，這些優點使其成為飛機結構的理想材料。從誕生以來，鋁合金隨著飛機設計的要求而不斷發展，其性能也日益強大。例如，1954年，英國的3架「彗星」飛機先後墜毀，事故分析表明，墜機的主要原因是材料疲勞以及部分 7075-T6鋁合金構件被嚴重腐蝕。經過探索，研究人員突破了過時效熱處理問題，研製出第二代耐腐蝕鋁合金，有效提升了飛機的安全水平。

如今，航空鋁合金的發展已經進入第六階段。2005年 4月 27日，世界上最大的寬體客機空客A380在圖盧茲機場成功首飛。A380能夠取得成功，先進材料的應用立下了汗馬功勞。其中，加拿大鋁業公司和美國鋁業公司就為 A380開發了新型鋁合金材料。根據 A380各部件的特點，加拿大鋁業公司開發出了7040-T7651、7449、2027-T3511等一系列鋁合金。每種合金都具有不同的性能和特點。在A380項目中，用7085鍛件製造的應急艙門，零件數量從 147個減至 40個，緊固件由 1400個減至 450個，重量減輕了 20%，成本降低了 20%〜25%，承載能力和疲勞壽命也得到了顯著提高。

合金家族之二：鈦合金

鈦及鈦合金材料密度低、比強度高（目前金屬材料中最高）、耐腐蝕、耐高溫、無磁、組織性能和穩定性好，可以與復合材料結構直接連接，而且兩者之間的熱膨脹系數相近，不易產生電化學腐蝕，具有優良的綜合性能。因此，鈦合金在航空領域得到越來越廣泛的應用。洛克希德公司的「黑鳥」高空高速戰略偵察機 SR-71，飛行速度超過 3馬赫，在高速飛行時，機體表面溫度將超過常規鋁合金蒙皮的極限，如果用鋼製造，飛機重量會大大增加，影響飛行速度和升限等性能。因此，SR-71的機身大量採用了鈦合金，總重達 30多噸，占飛機結構重量的 93%。隨著人們對飛機性能要求的不斷提高，民用飛機的鈦合金用量也在逐漸增加。早期波音 707上的鈦合金部件用量僅占結構總重量的 0.2%，到最新的波音 787，佔比高達 15%。

此外，鈦合金也是製造航空發動機的主要材料。早期美國 F-4戰斗機使用的 J79發動機，鈦合金的用量只有50千克，不到總重量的2%。而現在大多數航空發動機的鈦用量已經達到發動機總重量的25%〜30%。如波音 747、767的發動機 JT9D，其用鈦量為總重量的 25%；空客A320的V2500發動機，其用鈦量為總重量的 31%。鈦合金的另一大用途是作為螺栓、鉚釘等緊固件材料。這些緊固件雖小，但用量卻很大，使用鈦合金緊固件可以大大減輕重量。據估算，C-5大型運輸機有 70%的緊固件為鈦合金緊固件，飛機因此而減重 1噸左右。現在鈦合金 3D列印技術已用於飛機製造。鈦合金3D列印技術由於擺脫了傳統的模具製造這一顯著延長研發時間的環節，可以製造高精度、高性能、高柔性和快速製造結構十分復雜的金屬零件，因而為先進飛機結構的快速研發提供了有力的技術手段。

合金家族之三：超高強度鋼

超高強度鋼在強度、剛性、韌性以及價格等方面具有很多優勢，且擁有在承受極高載荷條件下保持高壽命和高可靠性的特點，在航空領域得到廣泛使用。例如，飛機的起落架要承受沖擊等復雜載荷，而且載荷巨大，同時還要求起落架艙容積盡可能小，超高強度鋼絕對強度大、穩定性好，因此成為起落架的首選材料。

20世紀 60年代，美國成功開發了 300M超高強度鋼。300M鋼的抗拉強度高，達到 1860MPa以上。它的橫向塑性高，斷裂韌性好，與同強度低合金超高強度鋼相比，300M鋼的抗疲勞性能更好，在介質中的裂紋擴展速率低。這些特點使得 300M鋼成為大型飛機起落架的主要材料。1992年，美國又開發了 AreMet100。AreMet100與 300M的強度級別相同，但耐腐蝕性能和耐應力腐蝕性能較 300M鋼有較大提高，是目前綜合性能最好的超高強度鋼。F-22、F/A-18E/F就使用了AreMet100作為飛機起落架的主要材料。

4. 製造飛機的材料中為什麼大量使用鋁合金而不是用純鋁

因為鋁合的硬度、強度和性能均優於純鋁。鋁合金是工業中應用最廣泛的一類有色金屬結構材料，在航空、航天、汽車、機械製造、船舶及化學工業中已大量應用。工業經濟的飛速發展，對鋁合金焊接結構件的需求日益增多，使鋁合金的焊接性研究也隨之深入。目前鋁合金是應用最多的合金。

鋁合金密度低，但強度比較高，接近或超過優質鋼，塑性好，可加工成各種型材，具有優良的導電性、導熱性和抗蝕性，工業上廣泛使用，使用量僅次於鋼。一些鋁合金可以採用熱處理獲得良好的機械性能、物理性能和抗腐蝕性能。

註：航空材料是製造飛機（包括飛行器）、航空發動機及其附件、儀表及隨機設備等所用材料的總稱，通常包括金屬材料(結構鋼、不銹鋼、高溫合金、有色金屬及合金等）、有機高分子材料(橡膠、塑料、透明材料、塗料等）和復合材料。

(4)航空發動機用什麼鋁合金鑄造擴展閱讀：

鋁合金的特性：

1、有填充狹槽窄縫部分的良好流動性；

2、有比一般金屬低的熔點，但能滿足極大部分情況的要求；

3、導熱性能好，熔融鋁的熱量能快速向鑄模傳遞，鑄造周期較短；

4、熔體中的氫氣和其他有害氣體可通過處理得到有效的控制；

5、鋁合金鑄造時，沒有熱脆開裂和撕裂的傾向；

6、化學穩定性好，抗蝕性能強；

7、不易產生表面缺陷，鑄件表面有良好的表面光潔度和光澤，而且易於進行表面處理；

8、鑄造鋁合金的加工性能好，可用壓模、硬模、生砂和干砂模、熔模石膏型鑄造模進行鑄造生產，也可用真空鑄造、低壓和高壓鑄造、擠壓鑄造、半固態鑄造、離心鑄造等方法成形，生產不同用途、不同品種規格、不同性能的各種鑄件。

5. 航空發動機用什麼材料

不同的零件使用不同的材料，總體來說用的最多的是鋁合金和鑄鐵

6. 飛機渦輪是用什麼材料製造的

飛機發動機渦輪葉片是什麼材料,我想都是冊粗製造公司的機密.我們常見的材料是肯定不行的,但都有一種發展趨勢,如採用C—C材料、高分子、聚合物材料等等.當能還要有很多特殊的加工方法,下面摘了一些葉片使用是什麼材料的趨勢和加工方法,供了解.
航空製造是製造業中高新技術最集中的領域，屬於先進製造技術。航空製造同一般製造相比，共性是主要的，但也有自己的特點：(1)特殊的要求——強調產品的高性能、高質量。比如，飛機的減重都是以克來計算的，航空產品很重視比強度，即單位重量的強度。現在採用C—C材料、高分子、聚合物材料，比強度比鋼高得多。(2)製造工藝的新概念、新技術。對航空製造而謹乎言，最大的問題還是技術，只有技術才是產品高性能、高質量的根本。從熱加工州晌鎮來看，很多發動機採用單晶空心葉片，從多晶變成單晶，性能提高了好多倍。目前美國愛立森公司做空心葉片(空心葉片可以耐更高溫度)，壁做得非常薄，有許多氣冷通道，可把使用溫度提高七、八網路。這種技術就是高新技術。
飛機發動機葉片的新材料已經發展為第4代單晶。開始時用多晶的鎳基高溫合金，後來製成了定向晶界的多晶葉片，結晶方向與受力方向一致，性能提高很多。目前製作成了無晶界定向單晶，性能更提高了，製作難度也更大了。
第4代發動機渦輪盤為雙性能盤，這種盤外邊是細結晶組織，抗疲勞性能好，里邊是粗結晶組織，抗蠕變性能好。
對於航空發動機葉片，現在國內外開始研究欽鋁化合物的定向單晶，我們也正在研究。據美國NASA估計，到2020年整個發動機材料總量的20%～25%將是鈦鋁合金。

7. 應用於航空發動機，鈦鋁合金相比鎳基合金有哪些優點

發動機噴出的東西越多，產生推力的速度就越快，但燃料和炸葯的爆炸速度已經接近分子間信息傳遞的理論極限。如果基礎物理沒有突破，那麼為了提高推力，只能拚命往發動機里加更多的燃料。燃油多了，空氣就不夠燃燒了，只好裝「排氣扇」。這是發動機的基本原理:壓縮更多的空氣燃燒更多的燃料。

GE使用的4822合金並不完美，室溫拉伸塑性小於2%。雖然優於其他金屬間化合物，但與鎳基合金相比還是太脆。所以GE已經將其應用到環境溫度和風險系數最低的末端二級葉片上，這樣即使斷裂也不會造成整架飛機失控。

當然，美國人這樣做不是為了炫耀，而是要注意鈦鋁合金的密度只有鎳基合金的一半。在以克為單位的飛機發動機上，GE將單個發動機的重量減輕了200磅左右，成為當時航空和材料領域轟動性的進步。

8. 鋁壓鑄件常選用什麼型號的鋁合金

最常用的是ADC12（日本標准），相當於國標YL113，美國標准383。
合金牌號是YZAlSi11Cu3。

ADC12化學成分：
ADC12含鋁(Al) 餘量
銅(Cu)1.5～3.5
硅(Si)9.6～12.0
鎂(Mg)≤0.3
鋅(Zn)≤1.0
鐵(Fe)≤0.9
錳(Mn)≤0.5
鎳(Ni)≤0.5
錫(Sn)≤0.3

ADC12 ADC10
主要用於汽車發動機缸體、搖臂、化油器、水泵殼體、變速箱殼體、離合器殼體、轉向機殼體等零件的生產。
Y112 Y113
性能及用途與ADC12、ADC10相似，區別主要在製造商由於對某項性能的特定要求對某種成份（如Si）的特別規定。
AC3AM用於汽車發電機支架、發動機支架、動力轉向系統等零件的生產。
ZLD101主要用於形狀復雜，承受中等負荷的零件。如，水泵及傳動裝置殼體、水冷發動機汽缸體等。

9. 飛機的發動機是用什麼材料做成的

這個我只能大概的回答一下，發動機可以分為:冷端和熱端。即冷端——燃燒室之前，熱端——燃燒室之後（包括燃燒室）。
冷端這要是一些鋁合金，有些先進發動機的高壓壓氣機葉片和風扇是鈦合金的；熱端都是一些高溫合金，阻燃合金等，比如鎳基高溫合金、陶瓷基高溫合金等。
另外，發動機的附件齒輪箱好多是用鈦合金鑄造的。