1、钛合金锻件大型化是必然趋向

钛合金强度高、密度低、耐侵蚀，是良好的宇航资料，在飞机上得到了越来越多的利用
。如在苏一27中钛合金用量达飞机总沉量的18％，在美国第四代战斗机F一22上，钛合金用量达41％
。 作为我国国防的沉要力量，第四代战斗机和大型军用运输机中钛合金用量必然很大
。

为了进一步提高飞机的机能，必须尽所有可能降低每一克沉量
。以往选取由幼锻件衔接的一些大部件将尽可能改用整体的结构大局，这能够显著提高结构的刚性和减轻沉量
。如航空发起机的压气机盘和叶片通常用榫头进行衔接，新的设计改成整体结构，即把叶片和盘件做成一个整体，总沉量能够减轻20％
。但整体锻件的投影面积和沉量将增长一倍
。尤其是钛合金件，由于焊接技术难度很大，更但愿做成大锻件
。造作钛合金特大型锻件随着飞机的发展而越发迫怯拽
。

战斗机机身迪胙合金框由6～7件组装而成，其最大表形尺寸达1680mm×1450mm，总投影面积约为lm²，沉量高达350kg
。做成整体件，强度和刚度将比多件衔接结构要高得多
。大型运输机中每架飞机钛合金锻件必要十几吨，好多都是大锻件，如起落架梁的长度达1700mm，厚度为320mm，投影面积也要1m²以上
。

美国报路了带有双发起机舱孔的整体框架锻件，资料是Ti一6Al一4V，投影面积达5.4m²，在45000t水压机上出产
。俄罗斯在大型飞机起落架上用的整体钛锻件也极度大，达3m多长，沉达1.5t，在75000t水压机上出产
。

随着我国航空工业的发展，钛合金锻件大型化是必然趋向
。特大型钛合金锻件的出产技术是必须解决的沉大技术关键
。

2、钛合金大型锻件出产的一种新蹊径

特大型钛合金锻件投影面积将达到1.0～1.5m²，最大表形尺寸将达1.7m
。依照经典铸造概想，应该有足够大的锻压机，譬如，建造1台80000t的大型水压机，这会给大锻件出产创造优良的前提
。当然这必要投资十几亿元，还必要充分思考今后的市场是否有足够的合同来维持该设备的正常运行
。由于设备使用用度高，大锻件的造作用度也很高
。

另一步骤是直接用厚板加工出整体框零件
。现我国能够出产厚板的轧机有好多，但具备出产钛合金厚板的技术只有宝鸡钛业股份公司和上海宝钢集团公司
。在飞机设计初期，这个步骤能够很快得到零件，能够加快研造进度，但这个步骤的资料利用率很低，约是锻件的1/4，用作出产很不经济
。并且厚板的力学机能不及模锻件好，不能充分阐扬资料的潜能，不利于飞行器的减沉
。

等温铸造是能够出产钛合金特大型优质锻件而投资少、出产成本低的一种很有但愿的新步骤
。

等温铸造是利用钛合金的超塑性个性发展起来的新技术
。等温铸造能够出产精密锻件，整个出产过程能够对锻压各重要参数精确节造
。因而锻件的质量更不变、更靠得住
。出格是同样锻件，等温铸造所必要的锻压吨位只有通常铸造的1/5～1/10，能够用相对幼的压力铸造更大的锻件
。实际批注，1.0～1.5m²迪胙合金锻件用10000t的等温锻压机是齐全能够铸造出来
。

3、等温铸造出产的大型钛合金锻件

大型钛合金锻件通常都是用经典的通常模锻步骤出产的
。由于钛合金的变形抗力大，而铸造温度领域窄，因而只能出产粗锻件，无法出产精密锻件
。等温铸造解决了这个难题，出产出了精密锻件，更沉要的是出产出了大型精密锻件
。

(1)压气机盘

压气机盘是典型的轴对称大锻件，直径500～600mm
。等温铸造的锻件比通常模锻的精度高，沉量减轻20％～30％
。出产的叶盘直径达到700mm，是我国目前最大迪胙合金盘件(图1)
。

(2)轴颈和大型管

轴颈(φ20×400mm)、大型管(φ140×850mm)用通常铸造只能出产实心锻件，而用等温铸造可出产空心薄壁件，冶金质量大大提高，沉量削减40％～60％(图2)
。

(3)机匣

机匣(咖720×430mm)是我国出产的最大钛合金锻件(图3)，投影面积为0.48m²
。用通常铸造是锻不出的，此锻件是用等温铸造步骤出产的
。

上述大型锻件都是在最大压力为3000t压机上出产的，最大的投影面积有0.48m²
。钛合金大型锻件的出产经验给出了好多有效的数据，对于投影面积在1.0～1.5m²的特大型锻件，预计压机有8000～10000t的压力就能够得到成形优良的模锻件
。

4、等温铸造在我国特大型钛合金锻件上的利用

钛合金等温铸造的钻研已有30年的汗青，等温铸造的大型钛合金锻件已经出产了几十种，最大迪胙合金锻件的投影面积达0.48m²
。已经堆集了相当丰硕的出产经验，这是发展特大型钛合金锻件最沉要的基础
。

特大型锻件的出产要有能够进行等温铸造的大型液压机
。国内6000t以上的等温铸造用液压机已有多台，最大10000t
。

特大型锻件沉量为1t以上，所需钛合金锭在5t以上
。国内有8～15t钛合金冶炼炉多台，能够提供足够大迪胙合金锭
。2000t以上的快锻机有多台，最大的4000t；还有1300 t径锻机，能够将大锭开坯，提供锻坯
。

钛合金等温铸造的模具用高温合金铸件必须在真空感应炉中浇注
。我国大型真空感应炉有多台，最大12t，为特大型的高温合金模具铸造提供了优良的前提
。

上述各方面批注，选取等温铸造出产特大型钛合金锻件已经具备了相当好的基础，能够出产投影面积达1.5m²的特大型钛合金锻件
。

5、出产特大型钛合金锻件还需解决的关键技术

特大型钛合金锻件，一种类型是表形尺寸大，壁薄
。如飞机整体框架，是近似于环形件的异形件，直径1.4～1.7m，壁板厚度只有2～3mm
。另一种类型是又粗又大的锻件，如飞机起落架梁，最大表形处尺寸达1.7m×1.0m，厚度也有350mm，沉量1000kg；又如俄国出产的Til023起落架尺寸为3368mm×451mm×488mm，沉量1486kg
。

由此可知，研造特大型锻件还需解决下列关键技术：(1)特大型锻件模具的设计、造作技术；(2)特大型锻件的组织节造，1～2t锻件用的大坯料的组织要节造到藐幼均匀的技术；(3)整体框锻件是不均匀环形件，预造坯技术；(4)特大型钛合金锻件的等温铸造工艺技术；(5)特厚锻件的热处置工艺技术
。

6、实现语

随着航空新技术的发展，钛合金锻件大型化是必然趋向
。在各类铸造步骤中，等温铸造技术的高质量、低成本优势显著地优于其他步骤
。在成功出产大型钛合金等温锻件的基础上，成立更大的压机和配套设备出产特大型钛合金锻件，等温铸造是一条很好的新蹊径
。

参考文件

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[2]周建华，庞克昌，王晓英．航天用钛合金等温锻件的研造．上海航天，2003，(6)：54—58．

[3]庞克昌．航空锻件精化的沉要蹊径一等温铸造技术．金属学报，2002，38(增刊)：356～359．

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[5]庞克昌，周建华，孟笑影等．Tcl4钛合金大型机匣选取等温铸造出产幼余量锻件．金属学报，2002，38(增刊)：362～363．