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大飞机高温合金航空发动机用机匣环件整体扎制技术

【技术开发单位】贵州航宇科技发展股份有限公司

  【技术简介】航空发动机是飞机的心脏,是飞机赖以飞行的动力,是衡量一个国家军事装备水平、科技工业实力和综合国力的重要依据,多年来我国航空发动机水平不仅离世界先进水平有明显差距,而且成为制约我国飞机发展的技术瓶颈。该技术主要针对我国大型民用客机及运输机用发动机机匣整体制造技术开展研究。
     
  目前该类型发动机机匣国内无法生产,成为国产大型航空发动机制造的瓶颈。严重制约了我国民用客机及大型运输机的制造。大型航空发动机用高温合金机匣锻件高度高、直径大。传统的分段轧制技术已无法满足产品性能要求。产品在后续的加工过程中,因其残余在锻件内部的应力使锻件容易产生变形,从而影响了发动机性能的稳定性和使用寿命;无法达到民用航空发动机有效寿命3000小时的要求。
  本项目联合浙江大学张泽院士团队及西北工业大学刘东教授团队进行技术攻关,在提高产品性能同时也能节约大量昂贵的金属材料,极大地降低制造成本。因此,环件的质量和制造技术对于提高航空发动机性能水平、使用寿命都具有重要的影响,在综合使用性能和制造成本等方面具有突出的优势。
     
目前,我公司正与GE公司、中国商发公司进行合作,研制生产航空发动机用环形锻件。综上所述,本技术可以推广应用到大型燃机、烟气轮机等环形锻件的制造。市场推广应用前景更是空前巨大。

  【技术特点】针对高温合金大型异型机匣环锻件制造过程中采用分段轧制后焊接在一起,使其组织性能不均匀,内部应力较大,从而影响了后续在机加过程中产生变形,同时在装机后减少了飞机发动机的使用寿命等问题。我公司与浙江大学中科院张泽院士、西北工业大学刘东教授进行合作。开展高温合金大型机匣异型环锻件的整体轧制的可行性进行研究,通过该技术的研究,解决因分段轧制而导致焊接后整个机匣环形组织性能不均匀,内部应力较大的问题,从而从源头上提高高温合金航空环形锻件产品的质量,提高其性能及寿命。
  该技术的最终目的是实现高温合金航空发动机用大型机匣环锻件整体制造。并以此为基础在国内航空发动机环形锻件制造领域推广应用,推动国产航空发动机的制造水平。
 
  【技术指标】大飞机用高温合金机匣异型环锻件整体轧制的制造技术,解决了高温合金机匣异型环锻件分段轧制后焊接在一起组织性能不均匀,内部应力较大,在后续机械加工过程中产生变形,同时在装机后减少了飞机发动机的使用寿命等问题。
  1本项目实施的主要技术研究内容有以下几点:
  (1)高温合金机匣异型环锻件整体轧制工艺模拟技术研究
  (2)高温合金机匣异型环锻件整体轧制技术及组织性能的研究。
  (3)高温合金机匣异型环锻件坯料制备技术
  (4)高温合金机匣异型环锻件整体轧制过程中变形均匀性控制技术。
  (5)高温合金机匣异型环锻件热处理与组织性能的研究。
  (6)高温合金机匣异型环锻件应力消除或减少技术

      2、技术指标
   
GH4169机匣环件性能指标:
   (1)室温力学性能:抗拉强度Rm≥1345MPa;屈服强度Rp0.2≥1100MPa;伸长率A≥12%;断面收缩率Z≥15%;650℃高温力学性能:抗拉强度Rm≥1080MPa;屈服强度Rp0.2≥930MPa;伸长率A≥12%;断面收缩率Z≥15%;;650℃持久性能:应力725MPa,时间≥25h。
  (2)晶粒度:6级以上。   

  (3)消除或减少环件的残余应力。

  【技术水平】国内领先

  【可应用领域和范围】民用大型飞机发动机、大型燃机、烟气轮机等环形件领域。

  【专利状态】已申请专利2项

  【技术状态】小批量生产阶段

  【合作方式】合作开发

  【投入需求】500万

  【转化周期】1年

  【预期效益】
  经济效益:
  根据我国航空发动机生产技术的发展目标,其发展重点是坚持自主开发与引进技术相结合,突出技术创新,发展新技术、新材料、新工艺;提高发动机及其主要零部件的技术性能和使用寿命;不断提高产品及零部件标准化、系列化、通用化水平,以满足航空发动机市场的需求。在《国家中长期科学和技术发展规划纲要》和“十一五”规划纲要中,国家已经把大型飞机列为重大专项工程,而且要求最终配装具有自主知识产权的大涵道比涡扇发动机,包括军民用两型大型飞机发动机,这是必须实现的国家战略目标。
  据有关部门预测,我国未来20年,仅150座级干线客机就需要800架左右,加上其他用途的大型飞机,共需军民用大涵道比涡扇发动机约2750台,总价值达412亿美元,折合人民币3300亿元左右。大涵道比涡扇发动机用途广泛、市场巨大,经济、军事、社会效益显著,对国民经济发展、国防建设和科技进步具有重大推动作用和战略意义。
  大型高温合金机匣环件整体制造技术,在国内属首次,这将开辟航空发动机生产领域的另一番天地,产品在国内外均属领先水平,且拥有全部自主知识产权和市场竞争优势,能够抢先占领市场,并逐渐扩大市场份额。
  本技术还可推广应用到大型燃机、烟气轮机等环形件需求领域。
  通过本技术的实施,可实现年产发动机机匣用环件60吨,新增产值4560万元,利润200万元,税收140万元。
  社会效益:
  (1)目前航宇公司产品格局主要在航空航天,如果通过本技术的顺利实施,可以促进公司出口产品的结构更加合理。推动贵州省外贸经济的快速发展。
  (2)增强企业自主创新能力,完善企业研发基础条件,提升企业研发成果产业化的能力;提高企业产品的数量、质量和产品领域,从而为企业带来更好的经济和社会效益。
  (3)解决了该类装备关键零部件的制造瓶颈,极大地提升了我国制造领域的技术水平;可以带动我国锻造行业的技术发展,使我国锻造领域的制造水平得到极大的提高。

  【联系方式】杨祖建  0851-4117263/15185072745