大家好,今天小编关注到一个比较有意思的话题,就是关于精密铸造单晶叶片的问题,于是小编就整理了4个相关介绍精密铸造单晶叶片的解答,让我们一起看看吧。
单晶叶片是什么材料?
单晶叶片是只有一个晶粒的铸造叶片。 定向结晶叶片消除了对空洞和裂纹敏感的横向晶界,使全部晶界平行于应力轴方向,从而改善了合金的使用性能。
现在含铼单晶空心叶片是涡轮发动机的首选和趋势。涡轮的叶片材料必须是镍铁合金。就是在正常浇铸的同时,利用电磁铁产生强大的定向磁场,未凝固高温合金在定向磁场的作用下向同方向漫漫凝固,最后形成所有原子排列一致的单晶体,而不是一般的钢材等是多晶体。这样排列整齐的材料才能承受高温。这就是单晶高温合金制造的秘密所在。
世界上唯一能制造五代单晶的国家?
世界上唯一一个能制造第五代单晶材料的国家是日本。
人类材料学的最高技术标杆——日本
材料学的水平极大程度决定一个国家的最高新科技的水平。好的装甲需要好材料,导弹的外壳需要好材料,飞机发动机叶片需要更优异的材料,最高精尖的军用雷达半导体元器件也需要更好的材料。
而在材料方面,日本已经甩开了第二名美国极大的身位,剩下的俄罗斯中国之类已经远远不在一个档次,这里以人类的最高精尖的材料技术--制作最新式涡轮发动机涡轮叶片的高性能单晶叶片, 说明日本远远领先于其他地球国家的最顶级科技。
最新式的涡轮发动机叶片的五代单晶材料。
因为涡轮叶片工作环境极为恶劣,并且要在极度高温高压下保持数万转的高转速,所以对于高温高压下的抗蠕变性能的要求是非常高的。这个目前科技最好的解决方法就是让晶体约束朝一个方向伸展,使其材料相比于常规材料来说无晶界,这可以大大提升高温高压下的强度和抗蠕变性能。
日本
日本已成为全球唯一一个能制造第五代单晶材料的国家,在世界市场上具有绝对的话语权。
日本是当今世界上唯一能造出这种材料的国家,就连美国等西方发达国家都望尘莫及,而把这种黑材料应用到航空领域,那么它可以提高涡轮发动机叶片的寿命,而这种叶片由于使用的环境,以及耐高温度的特性,才能够正常动转,所以它对材料的要求也是极为苛刻。从使用寿命上就可以看出差距来。以西方研制的第3代高性能单晶材料为例,它制造的发动机叶片,使用寿命仅为220个小时,就到极限了,而由日本生产的第五代单晶材料,可以使发动机叶片的寿命接近1000多个小时,这就是差距。
单晶高温合金还有应用前景吗?
单晶高温合金以单个晶体为单位,合金化程度高,与传统高温合金相比,具有化学成分均匀、不易产生裂纹源、抗蠕变性能优、热加工性能优、成形性能好、使用寿命长等特点,可以应用在对材料耐高温性、耐腐蚀性、载荷能力、使用寿命等要求高的航空发动机叶片领域,是一种高技术含量新材料。
制造飞机发动机叶片的材料是什么?
飞机发动机叶片是整台发动机核心技术最高的部分,也是最难制造的地方,特别是叶片的承温能力是一种型号发动机先进程度的重要标志。因此在某种意义上,飞机发动机叶片的制造水平是一个国家航空工业甚至是工业实力的标志。
飞机发动机工作时,叶片所处的燃烧室最高温度超过2000℃,压力相当于几十个标准大气压,而且叶片以每分钟上千转的速度高速旋转,需要承受强大的离心载荷,如此十分恶劣的工况环境决定了飞机发动机叶片这个“角色”不是普通钢材或金属能够胜任的。
早期的飞机发动机叶片使用的是变形高温合金和铸造高温合金,但是随着飞机发动机推重比增大,这两种材料已经无法满足要求。
上世纪70年代,国外纷纷开始研制新型高温合金。定向凝固高温合金、单晶高温合金等具有优异高温性能的新型材料相继问世。到了80年代,各国开始研制陶瓷叶片材料,并在叶片上开始采用防腐、隔热涂层等技术以提高叶片的承温性能。
如今,各大飞机发动机制造厂商大多使用碳纤维/钛合金复合材料来制造飞机发动机叶片的,比如美国GE公司正在为波音777X飞机研制的GE9X发动机,它的叶片使用先进的航空航天材料钛铝制造。钛铝比常用于低压涡轮叶片的镍基合金重量可以减轻一般左右,使用钛铝制成的叶片,整个低压涡轮机的重量可减少20%。
到此,以上就是小编对于精密铸造单晶叶片的问题就介绍到这了,希望介绍关于精密铸造单晶叶片的4点解答对大家有用。