航空锻造技术的应用现状及发展趋势

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1、航空锻造技术的应用现状及发展趋势ApplicationStatusandDevelopmentTrendofAeronauticalForgingTechnology中航特材工业(西安)有限公司张方窦忠林邹彦博张方毕业于西北工业大学材料学院材料加工工程专业。工学硕士。现任中航特材工业(西安)有限公司技术质量部副部长，主要从事钛合金、高温合金等原材料的热加工技术研究、原材料标准的编制、供应商管理等工作。随着航空产业的不断发展，对航空装备极端轻质化与可靠化的追求越来越急迫，对材料和锻件的性能要求(如比强度、强韧性)也越来越高。钛合金、高温合金等材料的应用日益广泛，以航空工业为

2、例，F一22和F一35飞机钛合金用量已分别高达39％和27％，先进航空发动机中高60航空制造技术·2015年第7期对比国外先进的航空锻造技术，结合当前先进锻造技术发展的需求，航空锻造技术的发展离不开整体精密锻造技术、精密环轧技术、等温锻造技术、循环经济制造技术、锻造工艺模拟技术的支撑；而创建航空锻造技术应用推广平台是很好的解决我国大量研究成果无法应用推广的有效途径。DOI：10．16080／j．issnl671．833x．2015．07．060温合金和钛合金锻件重量占发动机总结构重量的55％～65％⋯。而高温合金、钛合金属于难变形材料，即加工参数范围狭窄、变形抗力大、组织

3、性能对加工过程十分敏感。所以锻造技术在航空制造领域的应用相比其他工业领域难度较大。至今，我国航空锻造技术的发展已能满足第三代军用飞机及其发动机的批量生产需求，质量比较稳定，锻件组织致密、可控，性能优异，并通过工艺的调整可以使锻件不同部位具有不同的组织性能，已满足各部位性能要求显著不同的场合，如TCll钛合金双性能压气机盘的制造12】。但与国外先进航空锻造技术相比，还有较大差距，并且随着新一代战机对航空装备极端轻质化与可靠性的不断追求，飞机和发动机正朝着高性能、高减重、长寿命、高可靠、低成本的方向不断发展，这就对航空锻造技术有了更高的要求。本文从国内外航空锻造技术的应用现状

4、从发，结合当前航空锻造技术发展的需求。提出发展整体精密锻造技术、等温锻造技术、精密环轧技术、锻造工艺模拟技术及创建航空锻造技术推广平台的思路，为锻造技术在航空制造领域的发展提供新的思路。国外航空锻造技术的应用现状随着高新技术武器装备向小型化、精确化、轻量化、高可靠、低成本方向发展，对结构件及其成形技术的要求越来越高，促使塑性成形技术向精密、整体、复杂、高性能、高可靠、低成本方向发展。如美国航空工业中的精密模锻件占零件品种的80％以上，俄罗斯占到70％一75％，日本占到63．9％【3l。以美国为代表的发达国家均投人大量人力物力开展了先进锻造技术与工程化应用研究。在环件精密辗

5、轧技术、钛合金和高温合金等难变形材料整体复杂构件的等温锻造技术以及精密热模锻造技术等方面形成了领先的技术优势，成为其先进军用飞机、发动机、战略战术导弹、兵器、舰船等高新技术武器装备研制生产的重要技术支撑。1精密环轧技术无缝环件在航空、航天、船舶、兵器、核工业等诸多军工领域广泛应用。精确环轧技术是生产高性能无缝环件的首选工艺方法。发动机机匣、安装边、导弹舱体结合环、飞船加强环、火炮、坦克座圈等都是由辗轧环件加工的。因此，精确环轧技术对于提高武器装备的性能水平、使用寿命和研发能力都有重要影响。工业发达国家大量装备了不同类型和规格的环轧生产线。目前，全世界范围内已拥有轧环机50

6、0余台，轧环生产线100余条。采用环轧件西40～西10000mm，重量达0．2～8200kg，环件材料包括各类金属。20世纪80年代以来，美、俄、德、英、法等国家均采用精确辗轧技术生产出高质量的压气机／涡轮机匣、燃烧室、密封环、安装边等精密环件，为现代高性能航空发动机的研制做出了重要贡献。GE公司采用精确辗轧技术生产的CFM56发动机IN718合金高筒薄壁环，晶粒度达到ASTM一8级以上，材料利用率达到25％～30％，环件尺寸精度达到了环件外径的l％。％2等温锻造技术先进军用飞机、战略战术导弹、装甲车辆、舰艇等武器装备的发动机、舱体中的关键部件，大部分采用难变形材料锻件。

7、其中，航空发动机涡轮盘、压气机盘、叶片是恶劣环境下服役的零部件的典型代表，对其强韧性、疲劳性能、可靠性及耐久性的要求十分严格。这些部件的选材和锻造技术已经成为衡量发动机先进程度的重要标志。早期的盘件和叶片多采用常规模锻技术生产。近年来，由于采用等温锻造技术可显著改善锻件的微观组织和使用性能，提高锻件组织性能均匀性和流线完整性，进一步提高零件使用可靠性，提高材料利用率，节约稀缺战略资源，发达国家已广泛采用等温锻造技术生产发动机关键锻件15-71。美国、英国、法国和德国等欧洲国家航空发动机盘件中90％以上采用等温锻造技术生产。采用