在許多航空航天應(yīng)用中,鈦及其合金正在取代傳統(tǒng)的鋁合金。如今,航空航天業(yè)消耗的鈦材料約占全球生產(chǎn)總量的42%,并且從現(xiàn)在到2010年,預(yù)計對鈦材料的需求將繼續(xù)以兩位數(shù)的速度增長。新一代飛機(jī)需要充分利用鈦合金提供的性能,無論是商用機(jī)還是軍用機(jī)市場,都正在推動對鈦合金的需求。波音787、空客A380、F-22猛禽戰(zhàn)斗機(jī)、F-35聯(lián)合攻擊戰(zhàn)斗機(jī)(也稱為閃電Ⅱ)等新機(jī)型都采用了大量鈦合金材料。
^B]@Lr E^ ,b|-rU\ 鈦合金材料的優(yōu)勢
zK;XFN#U^ ;gB`YNL 鈦合金具有高強(qiáng)度、高斷裂韌性以及良好的抗腐蝕性和可焊接性。隨著飛機(jī)機(jī)身越來越多地采用復(fù)合材料結(jié)構(gòu),鈦基材料用于機(jī)身的比例也將日益增大,因為鈦與復(fù)合材料的結(jié)合性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于鋁合金。例如:與鋁合金相比,鈦合金可使機(jī)身結(jié)構(gòu)的壽命提高60%。
+}JM&bfK Bp_wnd 鈦合金極高的強(qiáng)度/密度比(達(dá)20∶1,即重量可減輕20%)為減輕大型構(gòu)件的重量(這是對飛機(jī)設(shè)計師的主要挑戰(zhàn))提供了解決方案。此外,鈦合金固有的高耐蝕性(與鋼材相比)可以節(jié)省飛機(jī)日常運(yùn)行和維護(hù)保養(yǎng)的成本。
Z
a(|(M H ahGT4d`)9 需要更大加工能力
,;jGJr sn{tra 由于比普通合金鋼的加工更為困難,因此通常認(rèn)為鈦合
金屬于難加工材料。典型鈦合金的金屬去除率僅為大多數(shù)普通鋼或不銹鋼的25%左右,因此加工一個鈦合金工件需要花費(fèi)的時間約為加工鋼件的4倍。
{HrZ4xQnpV q>s`uFRg( 為了滿足航空制造業(yè)對鈦合金加工日益增長的需求,制造商需要增加生產(chǎn)能力,因此需要更好地理解鈦合金加工策略的有效性。典型的鈦合金工件的加工是從鍛造開始的,直到80%的材料被去除而獲得最終的工件外形。
|5MbAqjzC S
v`qB'e2 隨著航空零部件市場的快速增長,制造商們已經(jīng)感到力不從心,加上因鈦合金工件加工效率較低而增加的加工需求,導(dǎo)致鈦合金加工能力明顯處于緊張狀態(tài)。一些航空制造業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)甚至公開質(zhì)疑現(xiàn)有的
機(jī)械加工能力能否完成全部新型鈦合金工件的加工任務(wù)。由于這些工件通常是由新型合金制成,因此需要改變加工方式和
刀具材料。
:L:&t,X
AK@L32-S 鈦合金Ti-6Al-4V
{_>em*V