C中型客机,全称COMACC,是中国首款按照最新国际适航标准,具有自主知识产权的干线民用飞机,于年开始研制。C是China的首字母,也是中国商飞英文缩写COMAC的首字母,据统计,国内有22个省份、多家企业、36所高校、数十万产业人员参与了C大型客机研制。
由下表可以看出钛合金占民机结构重量的百分比越来越大,该机型的用钛量约为10%。
表钛合金在民机型号上用量一览
型号
研制年代
钛合金占结构重量的百分比
B
20世纪60’
4%
A
20世纪70’
4.5%
B
20世纪90’
7%
A
21世纪初
10%
B
21世纪10‘
15%
C
21世纪10’
约10%
目前成功商业化应用的传统钛合金有20-30种,钛金属新材料包括钛-铝金属间化合物、钛基复材等。综合考虑钛合金的成熟性、成本、交付周期等C飞机选择了6个钛合金牌号,包括低强高塑性、中强中韧、中强高韧、高强高韧及系统用材,产品形式涵盖了锻件(投影面积≤1.1㎡,要求的棒材直径≤mm)、厚板(4.76-80mm)、薄板、型材、管材、丝材等。
表钛及钛合金在C飞机上应用一览
类别
材料牌号
制品
材料规范
使用状态
主要应用部位
低强高塑性
CP-3
板材
AMS
退火
机身蒙皮
中强中韧
Ti-6Al-4V
锻件
CMS-Ti-
退火
机身\机翼\吊挂承力接头
板材
AMS
退火
机身蒙皮
型材
AMS
退火
机翼滑轨
中强高韧
Ti-6Al-4VELI
锻件
CMS-Ti-
β退火
机头\中央翼窗框、接头
厚板
AMS
框
高强高韧
Ti-
锻件
CMS-Ti-
β退火
吊挂接头
固溶时效
机翼接头
其他
Ti-3Al-2.5V
管材
AMS
退火
液压\燃油高压管路系统
Ti-
丝材
AMS
固溶
弹簧
图钛合金主要应用部位及制品形式
1、低强高塑性纯钛
牌号:CP-3
规范:AMS普通退火
制品形式:板材
应用部位:机身蒙皮等
特点:氧元素固溶于纯钛晶格,可提高纯钛强度塑性好、焊接性能优良
2、中强中韧钛合金
牌号:Ti-6Al-4V
规范:AMS;CMS-Ti-;AMS普通退火
制品形式:板材;锻件;型材
应用部位:机身、机翼、吊挂接头
特点:综合力学性能优异、研究最充分、航空航天领域用量最大
尾翼街头
机翼滑轨
3、中强高韧钛合金
牌号:Ti-6Al-4VELI
规范:AMS;CMS-Ti-;β退火
制品形式:厚板;锻件
应用部位:机头、中央翼接头
特点:ELI(ExtraLowInterstitial低间隙元素),可提高低温性能;β退火:获得层片状显微组织,可提高断裂韧性,降低裂纹扩展速,即提高材料损伤容限性能
中央翼缘条
4、高强高韧钛合金
牌号:Ti-
规范:CMS-Ti-固溶时效和β退火态
制品形式:锻件
应用部位:吊挂、机翼接头
特点:固溶时效:强度高,抗拉强度达到MPa;β退火:抗拉强度可达到MPa,断裂韧性好,达到65MPa·m1/2
5、其他钛合金
牌号:Ti-3Al-2.5V
规范:AMS去应力退火
制品形式:无缝管材
应用部位:液压、燃油系统
特点:控制轧制过程中的道次变形量、对管材的CSR有严格要求、可提高管材疲劳性能
牌号:Ti-
规范:AMS固溶
制品形式:丝材
应用部位:弹簧
特点:弹性模量较低(该合金为GPa,Ti-6Al-4V为GPa)适合制造弹性元件
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