Progreso de aplicación de la tecnología de fundición de precisión de aleación de titanio en el campo aeroespacial

I. Antecedentes del tema

Para satisfacer la demanda de piezas estructurales metálicas de alto rendimiento - de rendimiento en la actualización de vehículos aeroespaciales, las tecnologías de producción y los materiales utilizados para estos componentes están mejorando y evolucionando continuamente. Las aleaciones de titanio se caracterizan por baja densidad, alta resistencia específica, resistencia de corrosión fuerte y excelente resistencia a la temperatura -. Se usan ampliamente en carga crítica - que llevan componentes estructurales en el campo aeroespacial, y su uso continúa creciendo. Sin embargo, durante el proceso de fabricación de piezas de aleación de titanio, los desafíos como la alta fuerza de corte y el desgaste de herramientas rápidas conducen a una baja eficiencia de procesamiento y altos costos. Estos factores limitan la aplicación más amplia de piezas de aleación de titanio en aviones de altitud, armas y barcos de altitud bajo -.

La tecnología de fundición de inversión es una solución efectiva para lograr el moldeo integrado del tamaño grande -}, delgado - amurallado y complejo componentes de aleación de titanio estructurado -, al tiempo que reduce los costos de fabricación. Después de décadas de desarrollo, más del 90% de las fundiciones de aleación de titanio utilizadas en la industria aeroespacial de hoy se producen a través del lanzamiento de inversiones. Actualmente, la industria aeroespacial de China se encuentra en una etapa de rápido desarrollo. El proceso de localización se ha acelerado bajo la compleja situación internacional de los últimos años. Se espera que la demanda total de precisión en la industria aeroespacial nacional supere los 100 mil millones de yuanes en el futuro.

II. Métodos de investigación

Este artículo revisa el estado actual del lanzamiento de precisión de aleación de titanio en la industria aeroespacial en los últimos años. Resume el desarrollo de tecnologías, materiales y aplicaciones de productos de precisión de aleación de aleación a nivel nacional e internacional. El estudio se centra en la fabricación de moho, la fabricación de carcasas, la fusión y el vertido, y el procesamiento de - en tecnología de fundición. Cubre principalmente el rendimiento de fundición y las propiedades mecánicas de la temperatura convencional de TC4, alta -} cerca de - aleaciones de titanio y titanio - aleaciones de aluminio en el desarrollo de materiales. Con respecto a las fundiciones de precisión de aleación de titanio, el documento introduce principalmente componentes estructurales para motores aeroespaciales. Finalmente, resume los problemas existentes y propone direcciones futuras, como establecer una base de datos de materiales, reducir los costos de producción y desarrollar software de simulación de fundición.

Iii. Contenido de investigación

(1) Desarrollo de tecnología de fundición de precisión de aleación de titanio

El proceso de producción para piezas de inversión de aleación de titanio incluye principalmente el procesamiento de la fabricación de moldes de cera, fabricación de carcasa, fusión y vertido, y publicar -. Primero, un modelo de fundición diseñado con el software de diseño asistido por computadora - se convierte en un molde de cera utilizando un molde o equipo de fabricación aditivo. Luego, se aplica un material refractario de capa múltiple - a su superficie para formar una cubierta de cerámica. La carcasa se calienta para derretir y retire la cera. Después de sinterizar y ceramizar la concha a altas temperaturas, la aleación de titanio fundido se vierte en el molde. Una vez que el metal se solidifica y se enfría, la carcasa está rota para eliminar el sistema de fundición y activación. Finalmente, el fundición sufre pasos de procesamiento de postes - como corte, arena, molienda, inspección, encurtimiento y reparación para producir el producto terminado.

(2) Desarrollo de precisión

El desarrollo de la tecnología de fundición de precisión de aleación de titanio y el de los materiales de aleación de titanio fundido se refuerzan mutuamente. Para utilizar completamente las propiedades únicas de las aleaciones de titanio y adaptarse a sus características de fundición, las técnicas de fundición específicas deben desarrollarse y mejorar continuamente. Además, para simplificar el proceso de fundición y los costos de control, las composiciones de aleación deben ajustarse para optimizar el procesamiento de Castability y publicar -, sin comprometer significativamente el rendimiento. Bajo este enfoque iterativo y progresivo, la tecnología de fundición de precisión de aleación de titanio y el compañero de casting

La tecnología de casting para las aleaciones de titanio convencionales ha mejorado continuamente, mientras que se han desarrollado nuevos materiales de aleación de titanio de rendimiento de alto- rendimiento. La aleación de + titanio más utilizada a nivel nacional e internacional es ZTC4. Entre las aleaciones de titanio cercanas -, ZTA15 es la más utilizada. Las aleaciones de titanio capaces de soportar temperaturas superiores a 550 grados incluyen TI1100, IMI834, TI6242, ZTI55, ZTI60 y ZTI65. Las aleaciones TIAL tienen una densidad más baja que las aleaciones de titanio convencionales y también ofrecen una excelente resistencia de fluencia de temperatura y resistencia a la oxidación. Pueden reemplazar el níquel -} Superalloys en el rango de temperatura de 600–1000 grados para motores de aeronaves. La aleación Ti₂Alnb ofrece una resistencia de temperatura superior, ductilidad y resistencia a la fluencia en comparación con la mayoría de las aleaciones tiales, con una temperatura de funcionamiento de hasta 800 grados. Tiene un gran potencial para reemplazar el níquel fundido

(3) Appli

Después de décadas de desarrollo, las fundiciones de precisión de aleación de titanio ahora se usan ampliamente en partes estructurales críticas de vehículos aeroespaciales. El uso de componentes fundidos integralmente ha contribuido significativamente a mejorar la estabilidad estructural, extender la vida útil, reducir el peso general, simplificar el ensamblaje y reducir los costos de fabricación. Las fundiciones de precisión de aleación de titanio convencionales se utilizan más prominentemente en aplicaciones aeroespaciales

El Instituto Beijing de Materiales aeronáuticos se ha convertido en un proveedor principal de las placas de soporte para los motores Airbus CFM56 - 7 y también es un proveedor de piezas de aleación de titanio para el salto - 1a, 1b y 1c de motores. El Instituto de Investigación de Metal de la Academia de Ciencias de China, el Instituto de Materiales Aeronáuticos de Beijing, la Universidad Politécnica del Noroeste y el Instituto de Tecnología de Harbin han desarrollado difusores de aleaciones, cuchillas y piezas de turbinas. Las cuchillas de turbina de baja presión de aleación 45XD producidas por el Instituto de Investigación de Metales han aprobado los procesos de evaluación y verificación para el Trent XWB High-Wushust, alto

Las fundiciones de aleación de titanio también se usan ampliamente en componentes de misiles, que incluyen aletas de cola, casquillos, cuerpos de cohetes y conectores. En vehículos aeroespaciales y satélites, las fundiciones de aleación de titanio se utilizan principalmente para soportes, placas, articulaciones y cámaras

I

En los últimos años, la aplicación de tecnologías de fundición de precisión de aleación de titanio, materiales y productos en el sector aeroespacial ha hecho un progreso notable. China se ha convertido en un líder mundial en el desarrollo de materiales de aleación de titanio fundido. La tecnología de fundición de precisión de aleación de titanio ha logrado en gran medida la localización y se usa ampliamente en componentes estructurales aeroespaciales clave. Sin embargo, quedan brechas entre las empresas de casting de precisión de aleación de titanio chino y sus homólogos avanzados en los Estados Unidos. Varios

1. Promoción lenta y adopción de nuevas aleaciones de titanio de casting;

2. Dificultad para reducir los costos de producción de piezas de precisión de aleación de titanio;

3. Tecnología de simulación de lanza de aleación de titanio subdesarrollado;

4. Competencia intensa del rápido avance de la fabricación de aditivos de aleación de titanio.

5. Para abordar estos desafíos y mejorar el nivel de aplicación de la fundición de precisión de aleación de titanio, se proponen las siguientes medidas:

6. Establecer una base de datos integral que vincule las composiciones de aleación de titanio con rendimiento de fundición y propiedades mecánicas;

7. Aplicar tecnología gemela digital para optimizar los procesos y reducir los costos de producción;

8. Acelere el desarrollo del software de simulación de fundición nacional.