[ 來源:鈦鎳之窗　|　作者:本站　|　發(fā)布時間:2021-10-08 |　瀏覽:33125次 ]

航空工業(yè)是用鈦的主要領(lǐng)域，而噴氣發(fā)動機(jī)又是用鈦主要領(lǐng)域中的重要部分。據(jù)美國有關(guān)方面的統(tǒng)計，1959年-1973年，美國噴氣發(fā)動機(jī)制造業(yè)用鈦占全國總消費(fèi)量的37%-50%，而小型亞聲速噴氣發(fā)動機(jī)的用鈦量則占其總質(zhì)量的1/3。在航空發(fā)動機(jī)中，用鈦材制造中等溫度構(gòu)件比鋼材具有更高的疲勞強(qiáng)度、屈服程度、蠕變強(qiáng)度、較低的彈性模量，因而能降低疲勞載荷時的應(yīng)力。鈦合金有很高的抗腐蝕性能，能大大舒緩噴氣發(fā)動機(jī)的壓縮性能。提高發(fā)動機(jī)壓氣機(jī)的增壓比和渦輪進(jìn)氣口燃?xì)鉁囟?，可以提高發(fā)動機(jī)的總效率，從而提高發(fā)動機(jī)推力，改善推重比和降低油耗。美國和英國發(fā)動機(jī)壓氣機(jī)的總壓比由上世紀(jì)60年代初期的10-13，增長到70年代的20-27，并正在逐年上升，總壓有望增大到50。在未采取冷卻技術(shù)條件下，多用途戰(zhàn)斗機(jī)渦輪進(jìn)氣口溫度早已超過1650℃。

由于發(fā)動機(jī)工作條件的嚴(yán)酷和尺寸的加大，輕合金與不銹鋼很難勝任，于是用量有所不降，而鈦合金和高溫合金由于其生產(chǎn)成本的下降，加工性能的不斷提高，及采用新的工藝，它的優(yōu)勢更加顯現(xiàn)和突出，在發(fā)動機(jī)中的應(yīng)用逐年增多。1950年-1980年，美國幾種主要航空發(fā)動機(jī)的用材概況見下表。

美國普拉特-惠特尼（Pratt & Whitney）公司生產(chǎn)的噴氣發(fā)動機(jī)所用的鈦材為總質(zhì)量的7%-15%，通用電氣（GE）公司J73噴氣發(fā)動機(jī)使用的鈦材為6%，J79發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子原來17級為不銹鋼的，后改11級鈦合金的，J79-8發(fā)動機(jī)用的鈦材為20%，J79-3發(fā)動機(jī)用了4%鈦材。

美國航空發(fā)動機(jī)用鈦始于1954年，當(dāng)時為B52轟炸機(jī)裝備了4臺鈦的發(fā)動機(jī)J57，用鈦材7%-15%，進(jìn)氣閘與低壓閘用的是工業(yè)純鈦，低壓壓縮機(jī)的葉片、盤和盤隔板用的是Ti-6Al-4V合金。JT3D渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)的用鈦量為15%：低壓壓氣機(jī)風(fēng)扇葉片、葉片隔板和風(fēng)扇閥用的都是Ti-6Al-4V，風(fēng)扇葉片長406mm，比壓氣機(jī)葉片長2倍以上，由于這些構(gòu)件都用鈦合金制成，發(fā)動機(jī)性能有了較大提高。

JT9D發(fā)動機(jī)風(fēng)扇葉片長711 mm，比壓氣機(jī)葉片幾乎長10倍。軍用JT3D改型發(fā)動機(jī)和TF33發(fā)動機(jī)使用了2%鈦材。JT9D渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)的用鈦量占其總質(zhì)量的28%，約1.035t，其46塊風(fēng)扇葉片都是用Ti-6Al-4V合金制的；低壓壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子和11級高壓壓氣機(jī)中的9級都是用Ti-6Al-4V、Ti-8Al-1Mo-1V、Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo合金打造的，后一種合金是一種高溫合金，工作溫度480℃，用量450kg，靜子葉片采用Ti-5AI-2.5Sn，改型的JT9F發(fā)動機(jī)用了4.5t鈦材，鈦材成本占發(fā)動機(jī)的5%。TF39風(fēng)扇發(fā)動機(jī)用的鈦材達(dá)33%，裝備于C5A軍用運(yùn)輸機(jī)，重約3t，壓氣機(jī)盤及葉片以Ti-6Al-4V及Ti-5AI-2.5Sn打造，壓氣機(jī)毛坯是鍛造的，原重312kg，后改用精鍛，降至126kg，葉片毛重原來為21.5kg，鍛后僅5.7kg。

GE4渦輪噴氣發(fā)動機(jī)總重約5t，使用10%鈦，前四級空心壓氣機(jī)均用Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo合金，是一種高蠕變合金，工作溫度可達(dá)500℃，比Ti-6Al-4V合金的高100℃。采用鈦代替鋼制造升力發(fā)動機(jī)的一些構(gòu)件，可以提高推重比，例如，日本JR100發(fā)動機(jī)壓氣機(jī)及渦輪原為鋼制的，改用鈦合金及耐熱鋁合金制造的JR200發(fā)動機(jī)的推重比由10上升到16。它的第一壓氣機(jī)葉片、前軸、壓氣機(jī)盤、渦車后軸及盤均改用日本的KS150合金（Ti-5AI-2Cr-1Fe）制造，壓氣機(jī)的靜態(tài)葉片用Ti-6Al-4V合金代替Cr12不銹鋼，質(zhì)量減輕43%。

在俄羅斯，裝備伊爾-62運(yùn)輸機(jī)的HK8渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)約使用了占其質(zhì)量40%的鈦合金，裝備圖-144超聲速運(yùn)輸機(jī)的HK144渦輪發(fā)動機(jī)也用了不少鈦合金。

英國RR公司(（Rolls–Royce）的RB172型發(fā)動機(jī)的高壓壓氣機(jī)鼓輪是用鈦合金IMI685（Ti-6Al-5Zr-0.5Mo-0.25Si）制造的，它有高的抗蠕變性、斷裂韌性和優(yōu)秀的可焊性。

空客A320和麥道MD-90型民機(jī)上用的V2500型發(fā)動機(jī)是雙軸渦輪風(fēng)扇噴氣式，質(zhì)量2.2t，鈦合金結(jié)構(gòu)件占31%，是英國、美國、德國、意大利和日本共同研發(fā)的。高壓壓氣機(jī)是RR公司制造的，其3級-6級用的是有高抗蠕變性能的IMl550（Ti-4Al-4Mo-2Sn-0.5Si）合金；日本制造的風(fēng)扇和低壓氣機(jī)主要采用Ti-6Al-4V合金。