【擴大鈦應用】殲擊機上的鈦零件
2021年11月25日 8:49 36804次瀏覽 來源： 中國有色金屬報 分類： 鈦應用 作者： 王祝堂
1950年，美國率先在殲擊機上使用鈦及鈦合金——用工業(yè)純鈦制造F84戰(zhàn)斗機的后機身隔熱板、導風罩和機尾罩等非承力件。1954年，美國普拉特-惠特尼（Pratt&Whitney）與英國羅爾斯-羅伊斯公司（Rolls-Royee）用Ti6AI4V合金制造航空發(fā)動機零部件。上世紀60年代中期，美國制成全鈦飛機YF-12A/SR-71，用鈦量達飛機結構質量的95%，由于用鈦過多，經(jīng)濟上不合算，競爭不過鋁，沒有發(fā)展；60年代以后，鈦合金在航空發(fā)動機上的用量逐年上升，主要用于風扇葉片、壓氣機葉片、盤、軸、機匣等，在結構中用以制造骨架、蒙皮、機身隔框和起落架鍛件等。
表1示出了鈦合金在美國軍機中的應用情況：F-14占24%、F-15占27%、F-18占13%、F-117占25%，B-2占26%，第四代戰(zhàn)機F-22用鈦量占41%，結構用鈦合金36噸，使用的主要是Ti-6AI-4V、Ti-6AI-4VELI及Ti-62222合金。法國幻影2000飛機用鈦量占23%，蘇聯(lián)Cy-27CK戰(zhàn)機的用鈦量占18%。
上世紀60年代初期，中國初次在殲擊機機體結構上采用鈦合金，首先用于殲7飛機，那時，單機總用量還不到10千克，1983年才將TC4鈦合金模鍛件用于飛機的重要承力構件。中國航空工業(yè)第一集團公司成都飛機設計研究所、成都飛機公司等五個單位歷時20年研發(fā)的“殲-10飛機工程”獲得2006年度國家科技進步特等獎，成為中國載人航天工程后第二個獲得國家獎勵特等獎的重大科研項目。殲-10是具有完全自主知識產權的第三代殲擊機，大量采用了新材料、新技術、新工藝，性能先進，用途廣泛。首批裝備部隊，開創(chuàng)了中國軍機在設計定型前進行了小批量生產并列裝部隊的先河，是中國在攀登科技高峰征程中跨越的重大一步。
殲-10戰(zhàn)機的用鈦情況在相當大程度上代表了上世紀80年代及以前中國殲擊機機體結構用鈦的實際水平，如機身58框垂尾接頭和機身351大梁等部件。該機雖用了一些鈦合金，將中國殲擊機結構用鈦合金的水平提高了一大步，但是用量仍然較少，還不到全機結構質量的2%。其主要原因是：當時國產鈦合金材料性能不穩(wěn)定，組織不均勻，時不時出現(xiàn)粗晶、夾雜和偏析等缺陷，由于檢驗手段落后，在材料制造廠未能發(fā)現(xiàn)，在結構件加工廠加工時才顯露出來，給生產造成困難；飛機工廠制造技術落后，加工困難，加工時間長，材料利用率低（鍛件約10%、鈑金件約30%），生產費用大，成本高；材料價格昂貴，特別是薄板。可喜的是，這些缺點都得到了克服，2010年以來，中國生產的鈦合金各項性能可完全與工業(yè)發(fā)達國家的媲美。
飛機制造廠對零部件的生產工藝也作了很大改進，如用超塑成形/擴散連接（SPF/DB）工藝加工TC4合金64框和風動泵艙門均取得了非常好的效果，過去這種門是用2024鋁合金鉚接的，兩種工藝艙門的特性比較見表2。
表1 美國戰(zhàn)機結構材料應用情況，%
表2 中國殲﹣10殲擊機兩種結構艙門的比較
責任編輯：楊一鳴
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