航空发动机钛合金材料与应用技术

1 航空发动机钛合金材料发展与应用
1.1 钛与航空概述
1.1.1 钛的发现与早期冶金技术
1.1.2 钛合金在航空领域的初期试用
1.1.3 钛合金在航空发动机上的应用趋势
1.2 国外航空发动机钛合金的发展与应用简史
1.2.1 英国航空发动机钛合金的发展与应用
1.2.2 美国航空发动机钛合金的发展与应用
1.2.3 苏联航空发动机钛合金的发展与应用
1.3 我国航空发动机钛合金的发展历程与现状
1.3.1 发展历程
1.3.2 在役主干钛合金材料
1.3.3 在研主干钛合金材料
1.4 航空发动机钛合金的特点与选用原则
1.4.1 各国航空发动机主干钛合金材料
1.4.2 Al当量、Mo当量和电子浓度设计
1.4.3 航空发动机钛合金材料的选用原则
1.5 优选航空发动机发展对高性能钛合金的需求及应用展望
1.5.1 传统钛合金材料发展的局限性
1.5.2 TiAl合金和SiCf/Ti复合材料的发展
1.5.3 钛合金部件设计创新和工艺创新
1.5.4 模拟技术和集成计算材料工程的发展与应用
1.5.5 优选无损检测技术的发展与应用
1.5.6 钛合金低成本化进展
参考文献
2 钛合金的合金化、相变、组织演变与性能控制
2.1 钛的合金化元素分类及作用
2.1.1 α稳定化元素
2.1.2 β稳定化元素
2.1.3 中性元素
2.2 钛合金的相结构与塑性变形特征
2.2.1 α相和β相的晶体结构与物理性能
2.2.2 α相的位错滑移特征
2.2.3 α相的位错攀移特征
2.2.4 β相的位错运动特征
2.3 钛合金的相变
2.3.1 β→α（α’）转变
2.3.2 α2相和硅化物的沉淀析出行为
2.4 钛合金热加工过程的组织演变规律
2.4.1 变形过程组织演变规律
2.4.2 热处理过程组织演变规律
2.4.3 钛合金的织构和微织构
2.5 钛合金组织与力学性能关系的普遍规律
参考文献
3 航空发动机钛合金材料与零部件的制造技术及质量控制
3.1 优质钛合金材料的熔炼及质量控制
3.1.1 原料准备
3.1.2 真空自耗电弧熔炼
3.1.3 冷炉床熔炼
3.1.4 其他熔炼方法
3.1.5 熔炼车间管理提升
3.2 钛合金坯料和锻件的锻造工艺及质量控制
3.2.1 锻造工艺特性
3.2.2 坯料锻造加热控制
3.2.3 坯料的初期锻造
3.2.4 发动机关键件用钛合金棒材的质量控制
3.3 发动机钛合金典型锻件的制备与控制
3.3.1 盘类锻件的制备
3.3.2 叶片类锻件的制备
3.3.3 整体叶盘零件制造技术
3.3.4 整体转子焊接技术
3.3.5 机匣制造技术
3.4 钛合金关键件和重要件的表面强化
3.5 钛合金零部件的质量检验
3.5.1 无损检测方法
3.5.2 腐蚀检验
参考文献
4 航空发动机钛合金材料和部件的组织特征及其判定
4.1 变形钛合金的低倍组织
4.1.1 低倍组织定性评定
4.1.2 低倍组织定量评定
4.1.3 典型低倍组织
4.2 变形钛合金的显微组织
4.2.1 显微组织分类
4.2.2 变形钛合金显微组织标准要求
4.2.3 异常α+β区变形组织
参考文献
5 航空发动机钛合金缺陷判定与控制及失效模式
5.1 钛合金部件失效引起的发动机典型故障案例
5.1.1 Ti-6Al-4V钛合金风扇盘断裂导致Sioux城空难事件
5.1.2 Ti-6242钛合金高压压气机盘断裂导致CF6发动机非包容性损伤
5.1.3 Ti-6Al-4V钛合金风扇盘轴断裂导致Pensacola，城事件
5.1.4 IMI685钛合金风扇盘断裂故障
5.2 钛合金典型冶金缺陷及其产生原因
5.2.1 硬α夹杂物
5.2.2 高密度夹杂物
5.2.3 偏析
5.2.4 孔洞
5.3 钛合金典型热加工缺陷及其性质
5.3.1 锻造开裂与折叠
5.3.2 应变诱导孔洞
5.3.3 表面损伤
5.4 其他影响钛合金部件安全使用的因素
5.4.1 钛火
5.4.2 氢脆
5.4.3 热盐应力腐蚀开裂
5.4.4 低熔点金属致脆
5.4.5 微动磨损和微动疲劳
5.4.6 外物冲击损伤
5.5 制样和加工不当引起的假象
参考文献
6 航空发动机钛合金关重件的使用性能及评估
6.1 航空发动机关重件的基本设计方法
6.1.1 疲劳设计
6.1.2 损伤容限设计
6.1.3 全面定寿设计
6.2 航空发动机关重件钛合金材料选用的基本原则
6.3 航空发动机钛合金典型部件的使用特点与性能要求
6.3.1 叶片
6.3.2 盘件
6.3.3 机匣
6.4 保载疲劳敏感性
6.4.1 与保载疲劳断裂相关的发动机盘件破裂故障
6.4.2 钛合金冷蠕变特征
6.4.3 保载疲劳裂纹萌生机制
6.4.4 影响保载敏感性的主要因素
6.4.5 降低保载敏感性的具体措施
参考文献