第30卷第6期2011年6月特约专栏

MATERIALSCHINA

中国材料进展

Vol.30No.6Jun.2011

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高推重比航空发动机用新型

高温钛合金研究进展

黄

旭，李臻熙，黄

浩

（北京航空材料研究院钛合金研究室，北京100095）

摘

要：综述了我国航空发动机用高温钛合金材料体系的发展状况。针对未来高推重比航空发动机对新型轻质耐高温结构材

料的需求，重点介绍了TiAl合金和SiC纤维增强钛基复合材料2种关键的新型高温钛合金国外研究进展和应用情况。目前我国航空发动机主要应用的是α+β型钛合金，工作温度均在500℃以下，在更高温度使用的近α型钛合金（如600℃高温钛合金）尚处于研发阶段。国外对TiAl合金的研究已近20年，在航空发动机领域已公开报导了10多种TiAl零部件，并且完成了地面装机试验，试验结果非常理想。SiCf/Ti复合材料在航空发动机上的典型应用是叶环类和轴类零件，美、英等国均研制出了多个零部件，并进行了发动机考核试验。TiAl和SiCf/Ti复合材料将是新一代高推重比航空发动机用的2种关键结构材料。

关键词：高温钛合金；TiAl合金；SiC纤维增强钛基复合材料；阻燃钛合金

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中图法分类号：TG146.23

文献标识码：A文章编号：1674－3962（2011）06－0021－07

RecentDevelopmentofNewHigh-TemperatureTitanium

AlloysforHighThrust-WeightRatioAero-Engines

HUANGXu，LIZhenxi，HUANGHao

（BeijingInstituteofAeronauticalMaterials，Beijing100095，China）

Abstract：Developmentstatusofhigh-temperaturetitaniumalloysofaero-engineinChinawasreviewed．Aimedatde-mandsoflowdensityandheatresistantstructurematerialsforhighthrust-to-weightratioaero-engine，recentdevelopments

andapplicationsofTiAlalloysandSiCfiberreinforcedtitaniummatrixcompositeswereintroduced．Currentlythedomesticmainalloyofaero-engineapplicationisα+βtypeoftitaniumalloy，theworkingtemperaturearelessthan500℃，foru-singathighertemperaturesnearαtitaniumalloy（suchas600℃hightemperaturetitaniumalloy）isstillindeveloping

enginehasbeenpublicreportsofadozenTiAlcompo-stage．TiAlAlloyabroadfornearly20years，inthefieldofaero-nentsinstalledtocompletethegroundtests，testresultsareverysatisfactory．RespectingSiCf/Ticompositematerialsinaero-enginetypicalapplicationsontheblades，ringandshaftparts，USandUKhavedevelopedanumberofparts，andmadetheengineassessmenttest．TiAlandSiCf/Ticompositematerialsarethetwokindsofkeystructuralmaterialsforanewgenerationofaircraftengineswithhighthrust-weightratio．

Keywords：high-temperaturetitaniumalloy；TiAlalloy；SiCfiberreinforcedtitaniummatrixcomposite；burnresistanttitaniumalloy

1前言

机钛合金用量约13%～15%，使用温度一般不超过400℃。第3代航空发动机中钛用量达到25%。高温钛合金主要用于制造航空发动机压气机叶片、盘和机匣等零部件，这些零件要求材料在高温工作条件下（300～600℃）具有较高的比强度、高温蠕变抗力、疲劳强度、持久强度和组织稳定性。

新一代高推重比航空发动机研制需要更先进的材料与工艺支持。美国国防部在“综合高性能涡轮发动机技术（IHPTET）”计划中提出了高推重比、高性能发动机结构质量减轻50%，推重比提高100%的发展目标，材

［1］

现代军用战斗机的战术机动性、短距起飞、超音速巡航等优异作战性能在很大程度上依赖于先进的高推重比航空发动机的应用，而高推重比航空发动机的发展与高温钛合金的大量应用密切相关。国外先进航空发动机中，高温钛合金用量已占发动机总质量的25%～40%，如第3代发动机F100的钛合金用量为25%，第4代发动机F119的钛合金用量为40%。我国第2代航空发动

－通信作者：黄旭，男，1968年生，研究员

，，对