航空エンジンは航空機の最も中心的なコンポーネントの 1 つです。比較的高度な技術要件があり、製造が難しいためです。航空機の飛行プロセスにおける重要な動力装置として、材料の処理には非常に高い要件が求められます。軽量、高靭性、耐温度性、耐酸化性、耐食性などの特性を持ち、超合金の高品質な特性により航空エンジン材料の要求を満たします。
超合金材料は、600°C を超える温度および特定の応力条件下でも良好な性能を維持できます。超合金材料の出現は、現代の航空宇宙機器の厳しい要件を満たすことを目的としています。長年にわたる材料の進化を経て、超合金は、ホットエンド部品を製造する航空宇宙機器にとって重要な材料になりました。関連レポートによると、航空エンジンでは、その使用量がエンジン材料全体の半分以上を占めています。
最新の航空エンジンでは、超合金材料の使用が比較的多く、燃焼室、ガイドベーン、タービンブレード、タービンディスクケーシング、リング、アフターバーナーなど、多くのエンジン部品が超合金で製造されています。燃焼室やテールノズルなどの部品は超合金材料を使用して製造されています。
超合金の航空エンジンへの応用
技術の継続的な進化と探査分野の継続的な深化に伴い、新しいレニウム含有単結晶ブレードと新しい超合金の研究が継続して行われます。新素材は今後の航空宇宙機器製造分野に新たな力を与えます。
1. レニウムを含む単結晶ブレードの研究
いくつかの研究では、単結晶組成の材料を加工する場合、合金特性とプロセス特性の両方を考慮する必要があることが示されています。これは、単結晶は比較的過酷な環境で使用する必要があるため、特殊な効果を持ついくつかの合金元素が添加されることが多いためです。改善するための材料。単結晶の特性。単結晶合金の開発に伴い、合金の化学組成は変化しました。材料中に白金族元素（Ｒｅ、Ｒｕ、Ｉｒ元素など）を添加すると、高融点元素であるＷ、Ｍｏ、Ｒｅ、Ｔａの含有量を増加させることができる。より溶解しにくい元素の総量を増やすことで、C、B、Hf などの元素を「除去」状態から「使用」状態に変化させることができます。Crの含有量を減らす。同時に、他の合金元素をさらに追加すると、さまざまな材料性能要件において材料の設定安定性を維持できるようになります。
レニウム含有単結晶ブレードを使用すると、耐熱性が大幅に向上し、クリープ強度が向上します。単結晶合金にレニウムを3%添加し、コバルト、モリブデン元素の含有量を適切に増加させることにより、耐熱性を30℃向上させることができ、耐久強度と耐酸化腐食性もバランスよく保つことができます。これは、航空宇宙分野におけるレニウム含有単結晶ブレードの大規模応用に有益となるでしょう。航空機エンジンのタービンブレードにレニウム含有単結晶材料を使用することは、将来のトレンドです。単結晶ブレードは、耐熱性、熱疲労強度、耐酸化性、耐食性の点で明らかな利点を持っています。
2. 新しい超合金の研究
新しい超合金材料には多くの種類がありますが、より一般的なものは粉末超合金、ODS 合金、金属間化合物、および高温金属自己潤滑材料です。
粉末超合金材料:
均一な構造、高降伏性、優れた疲労性能という利点があります。
金属間化合物:
コンポーネントの重量を軽減し、性能を向上させることができるため、動力推進システムの製造に非常に適しています。
ODS 合金には次の特徴があります。
優れた高温クリープ性能、高温耐酸化性
高温金属系自己潤滑材料：
主に高温自己潤滑軸受の製造に使用され、軸受の強度が向上し、軸受容量が向上します。
航空エンジンにおける超合金硬質チューブの用途の増加に伴い、将来の航空宇宙分野でも超合金硬質チューブの需要は増加し続けるでしょう。
投稿時刻: 2023 年 3 月 2 日