所謂大飛機(jī)，是指起飛總重量超過100噸的運(yùn)輸類飛機(jī)，包括軍用和民用大型運(yùn)輸機(jī)，也包括150座以上的干線客機(jī)。它是民航使用最廣泛的主力機(jī)型。
2007年3月，國(guó)家正式確立了國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)項(xiàng)目，總投資約2000億元。中國(guó)的大飛機(jī)很多零部件也將面向國(guó)內(nèi)外招標(biāo)，而作為國(guó)家戰(zhàn)略，國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)將會(huì)優(yōu)先采購(gòu)國(guó)產(chǎn)配件。這將會(huì)帶動(dòng)我國(guó)多個(gè)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，其中就包括新材料行業(yè)，不銹鋼在飛機(jī)上應(yīng)用相當(dāng)廣泛，而且有很多是異于常規(guī)不銹鋼的，它必須具備高強(qiáng)度、耐疲勞等特殊性能。本文就高強(qiáng)度不銹鋼在大飛機(jī)上的應(yīng)用發(fā)展作一個(gè)闡述。
高強(qiáng)度不銹鋼
航空科技的發(fā)展一再證明飛機(jī)及航空發(fā)動(dòng)機(jī)性能的改進(jìn)大部分要依靠材料性能的提高來實(shí)現(xiàn)。盡管在飛機(jī)制造中鋼的比重不斷下降，但由于鋼的高強(qiáng)度、高韌性、高耐應(yīng)力腐蝕開裂以及良好的抗沖擊性能，飛機(jī)的一些關(guān)鍵承力結(jié)構(gòu)件如起落架、大梁、大應(yīng)力接頭、高應(yīng)力緊固件等仍在繼續(xù)使用高強(qiáng)度鋼。飛機(jī)向長(zhǎng)壽命、高可靠性方向的發(fā)展，對(duì)材料耐腐蝕性能的要求越來越高，采用高強(qiáng)度不銹鋼制作某些重要零部件已成為主要發(fā)展趨勢(shì)，這使得高強(qiáng)度不銹鋼材料成為航空產(chǎn)品達(dá)到高性能、長(zhǎng)壽命與高可靠性的重要物質(zhì)與技術(shù)基礎(chǔ)。
通常把抗拉強(qiáng)度高于800MPa，屈服強(qiáng)度高于500MPa的不銹鋼稱為高強(qiáng)度不銹鋼，把屈服強(qiáng)度高于1380MPa的不銹鋼稱為超高強(qiáng)度不銹鋼。自1958年起，鋼鐵研究總院等科研院所與各特殊鋼廠先后開展了沉淀硬化不銹鋼的研究，上世紀(jì)60年代開始了馬氏體時(shí)效不銹鋼的研究，80年代又開始了鐵素體時(shí)效不銹鋼的研究，近幾年又在超級(jí)馬氏體時(shí)效不銹鋼領(lǐng)域進(jìn)行了研究，所研制的系列鋼種基本滿足了我國(guó)國(guó)防建設(shè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)各方面的需要。
1、 沉淀硬化不銹鋼
1.1 半奧氏體沉淀硬化不銹鋼
這類鋼的特點(diǎn)是可以在奧氏體狀態(tài)進(jìn)行切削加工、冷變形和焊接，隨后通過調(diào)整處理及時(shí)效處理控制馬氏體轉(zhuǎn)變與析出硬化，獲得不同的強(qiáng)韌性配合；耐腐蝕性能良好，特別是抗應(yīng)力腐蝕性能優(yōu)越。因此該類鋼特別適用于制造不同要求的耐蝕承力結(jié)構(gòu)件。在540℃，特別是480℃以下使用，熱強(qiáng)性能良好。其主要缺點(diǎn)是對(duì)鋼的化學(xué)成分區(qū)間要求十分嚴(yán)格，熱處理工藝復(fù)雜，對(duì)熱處理溫度的控制要求十分精確（±5℃）；鋼的加工硬化趨向性大，進(jìn)行深變形冷加工時(shí)常需進(jìn)行多次中間退火。
該類鋼的典型代表是0CT17Ni7Al（17-7PH）、OCr15Ni7Mo2Al（PH15-7Mo）、0Cr12Mn5Ni4Mo3Al等。該類鋼主要用于航空工業(yè)中在400℃以下工作的耐蝕承力結(jié)構(gòu)件，如各種管道、管接頭、彈簧、緊固件等。產(chǎn)品有板、管、帶、絲、棒、鑄件、鍛件等。
1.2 馬氏體沉淀硬化不銹鋼
鋼的強(qiáng)度是通過馬氏體相變和沉淀硬化處理來實(shí)現(xiàn)的，優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)度較高，同時(shí)由于低碳、高鉻、高鉬和／或高銅，其耐蝕性一般不會(huì)低于18Cr-8Ni奧氏體不銹鋼；易切削，易焊接，焊后一般不需局部退火，熱處理工藝也比較簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)主要是即使在退火態(tài)其組織仍然是低碳馬氏體，因此難以進(jìn)行深變形冷加工。該類鋼的代表鋼種是0Crl7Ni4Cu4Nb（17-4PH）與0Cr13Ni8Mo2Al（PH13-8Mo），用于制造在400℃以下工作的高強(qiáng)耐蝕承力構(gòu)件，如發(fā)動(dòng)機(jī)承力件、緊固件等。后者在航空承力耐蝕中溫結(jié)構(gòu)件方面應(yīng)用十分廣泛。
1.3 奧氏體沉淀硬化不銹鋼
該類鋼實(shí)際上屬于Fe-Ni基高溫合金，在高強(qiáng)度不銹鋼中具有600～700℃范圍內(nèi)最高的高溫強(qiáng)度，650℃下的屈服強(qiáng)度與室溫的相差不多；超低溫韌性極好，基本沒有低溫脆性；沉淀強(qiáng)化作用顯著，制作大斷面部件時(shí)力學(xué)性能均勻；冷變形和耐蝕性能十分優(yōu)越。缺點(diǎn)主要是室溫及中溫強(qiáng)度較低，可焊性差。代表鋼種0Crl5Ni25Ti2Mo1VA1，用于制造噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪、葉片、機(jī)身、緊固件、高強(qiáng)彈簧等。 |
