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中国发动机宣告重大突破:材料挤压技术比肩美法

(2014-03-11 09:44:15)
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军事

北重集团生产车间

据中国兵器工业集团公司网站报道,近日,伴随着中国兵器工业集团内蒙古北重集团公司3.6万吨黑色金属垂直挤压机的轰鸣声,一支红色的粉末高温合金棒冲天挤出,标志着航空发动机粉末涡轮盘材料挤压技术取得了重大突破。此次试制成功,填补了我国航空事业一项空白。

涡轮盘是航空动机中最关键的核心部件,被称为发动机的皇冠。粉末高温合金材料是制造高性能、高可靠性、长寿命先进航空发动机用涡轮盘的必备材料。目前世界上只有美国威曼·高登公司和法国阿布杜瓦公司具有航空发动机粉末涡轮盘材料挤压技术,并为其本国的航空工业服务。

我国粉末高温合金材料体系和发动机用粉末盘制备工艺与欧美接近,但由于受到设备条件限制,粉末盘关键制备工艺之一的大变形量挤压开坯技术一直无法实施。北重集团3.6万吨黑色金属垂直挤压机的建造,为有效解决这一问题提供了基础手段,实现了这一技术的跨越式发展。我国知名航天航空材料专家汪武祥研究员在挤压试制现场激动地说:“北重集团用几年时间实现了我国航空人几十年的又一梦想!”

此次试制的成功,为北重集团充分发挥3.6万吨黑色金属垂直挤压机的生产能力创造了崭新空间,为提升企业特种材料产品竞争能力夯实了技术基础。

中国突破线性摩擦焊技术:F-22发动机制造必备

欧洲战斗机“台风”发动机的3级低压压气机整体叶盘是线性摩擦焊接技术成功应用的顶级标志。而在美国第四代战斗机F-22“猛禽”和F-35“闪电”Ⅱ发动机上整体叶盘的应用,标志着线性摩擦焊这一固相焊接技术在发动机的应用又上了一个新的台阶。

线性摩擦焊技术对提升新一代发动机性能至关重要。作为国内专门从事航空制造技术研究和工艺装备开发的综合性科研院所,中航工业制造所自上世纪90年代初即开始跟踪国外技术进展。经过充分调研和反复论证,于2003年4月开始了20吨线性摩擦焊试验设备的自主研发。在国外技术封锁、参考资料少、基本没有经验可借鉴的情况下,制造所组建了一支由焊接、机械、液压、电气等多个专业的技术人员组成的攻坚项目组,开展了完全自主创新的技术研究,于2006年4月成功研制出国内第一台液压伺服线性摩擦焊试验设备。

在各级领导和专家的关怀、指导下,中航工业制造所2006年8月成功实现了第一件线性摩擦焊试件的焊接;2007年12月,成功实现国内第一件碳钢材料压气机整体叶盘模拟件焊接;2008年2月,成功实现国内第一件钛合金材料压气机整体叶盘模拟件焊接;2009年9月,成功实现国内第一件不锈钢材料风扇一级整体叶盘1∶2缩比模拟件焊接……

在线性摩擦焊技术领域,中航工业制造所一直处于国内领先地位。开展了碳钢、不锈钢、高温合金、钛合金、单晶、粉末高温合金等材料的线性摩擦焊工艺研究,针对钛合金进行了不同材料组合的线性摩擦焊工艺、热处理、接头组织分析和力学性能测试等方面的系统研究,积累了大量的试验数据,研制的叶片单元考核件和压气机整体叶盘模拟件都通过了高周疲劳试验考核。同时在摩擦焊机理研究方面,针对异材钛合金线性摩擦焊的产热机理及温度场形成与演变规律、焊接过程金属塑性流动行为、微观连接机理、焊接可靠性等开展了深入的研究。搭建了钛合金线性摩擦焊接头的组织、性能、微观连接机理等的数据库,更好地保证了线性摩擦焊技术在工程方面的应用。

中航工业制造所线性摩擦焊技术经过近十年的发展,在国内外学术期刊上发表论文50余篇,培养硕士20名,博士5名,博士后1名。为了实现线性摩擦焊技术在发动机整体叶盘上的应用,制造所又完成了大吨位线性摩擦焊设备的研制,设备的各项指标达到国际先进水平,为技术成果转化奠定了坚实的基础。



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