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现代化飞行器,苏联追求超音速和更高高度,材料方面如何努力?

现代化飞行器,苏联追求超音速和更高高度,材料方面如何努力?

接上文 解决叶片精铸工艺,提高合金热强性,苏联提高航空发动机寿命办法随着航空制造业的发展,制造未来的现代化飞行器需要采用形状复杂的大型高强度轻合金零件。全苏航空材料研究院研制的В93铝合金,正式以大型模压件形式提供给工业部门使用,个别部件模压件达到了大6米重量6吨。这种合金与以前用作类似模压件的АК6合金相比,优点是三相机械性能相同,采用该合金使安-22飞机结构重量减轻2吨多。随着研究工作的发展,60年代末期研制出В96铝合金,这种合金常温下强度达到65公斤/平方毫米,而采用粉末冶金法,强度可以达到75公斤/平方毫米。70年代,铝合金发展方向是研制Al-Mg-Li系的01420合金。在其他性能与Д16合金相同的条件下,这种合金的密度低10-12%,而弹性模数高6-8%。试验表明,用这种合金制造的结构件重量比Д16合金结构件轻10-15%。这型合金的研制成功,提高了铝合金的可靠性,对于制造宽机身飞机有特别重大意义。50年代苏联海报-我们的祖国,航空的祖国

为了使飞机飞行速度达到超音速,冶金师们不得不广泛开展研究工作,以便研制出在高温和长时间工作条件下保持足够强度的铝合金。Al-Cu-Mg-Fe-Ni系的АК41合金就符合这项要求。这种合金在150度下持久参数及其他参数均超过以前研制的高强度铝合金。对铸造铝合金的要求也是提高热强性。50年代末期,在И.Ф.科洛布涅夫领导下,研制成功400度温度条件下具有高强度的АЦР1和АЦР2铸造铝合金,以及在常温下具有超高强度的铸造铝合金,比如强渡50公斤/平方毫米的В2243和ВАЛ10合金以及强渡55公斤/平方毫米的ВАЛ12合金。在研制上述铸造铝合金方面苏联取得的成就超过其他国家。链接-科洛布涅夫全名伊万-菲利波维奇-科洛布涅夫(Иван Филиппович Колобнев)1896年7月20日出生,1930年毕业于莫斯科鲍曼高等技术学校,1935-1936年Кольчугинском有色冶金厂工作,1936年后一直在全苏航空材料研究院工作,1961年成为科学技术博士,1975年1月4日去世。先后获得2枚劳动红旗勋章、2枚荣誉勋章、1次苏联国家奖金。科洛布涅夫在热强铝合金研究方面一个重要方向是采用含氧化铝的烧结铝粉末(САП)和含其他合金元素的烧结铝合金(САС)。САП的特点是耐腐蚀性与纯铝相同,在500-550度条件下可保持12-15公斤/平方毫米的强度,是用于超音速飞行器很有发展前途的材料。60年代末期,全苏航空材料研究院科学家还研制成功各种牌号镁合金,这些合金(特别是铸造镁合金)在航空和火箭技术中都得到广泛应用。在发展航空技术方面提出的新课题引起了航空制造者对钛的注意。50年代在Н.П. Шарин萨任和С.Г.格拉祖诺夫两人领导下解决了一些主要问题,论证了制取钛合金原料(海绵钛)的方法。研制和推广使用铸造钛合金,制定了熔炉的最初结构和钛合金半成品的制造工艺。链接-格拉祖诺夫全名谢尔盖-格奥尔基耶维奇-格拉祖诺夫(Сергей Георгиевич Глазунов)1908年7月30日出生,1932-1998年在全苏(俄)航空材料研究院工作,历任工程师、主任工程师、实验室副主任、主任、系主任与顾问。1963年成为科学技术博士,2001年7月4日去世。先后获得1枚列宁勋章、1枚二级卫国战争勋章、1次列宁奖金、1次苏联国家奖金等。格拉祖诺夫钛及钛合金与其他结构金属比较有很多优点,比强度高,在最苛刻大气条件下耐腐蚀性好(1960年的ВТ3-1耐热450度,1970年的ВТ9耐热550度),如果用来制作压气机盘和叶片,与热强不锈钢一样能在600度下工作,而重量比钢轻35-40%。钛合金的其他一些性能,如无磁铁、高熔点及低热膨胀系数等,在某些领域也有很大使用价值。航空工业是机械制造业中第一个把钛作为最有前途的结构材料和最热衷与研究钛性能的部门,也是最先实际使用钛的部门。1955年的ВТ5强度为70公斤/平方毫米,1965年的ВТ3-1强度达到100公斤/平方毫米,1970年的ВТ22强度则达到110公斤/平方毫米。60年代苏军在机场的米格-21ПФМ歼击机机群,最前面1架是米格-21УМ教练机正准备起飞

要使飞行器达到新的更高飞行速度,必须大大提高许多结构件与组合件的工作温度。铁、镍、钴基合金以及由这些合金制成的零件,不能满足新的要求,因为大约在1000度温度条件下,其热稳定性和持久强度显著下降。因此,开始了对新的钼、铌、铬、钨基超强热合金的研究。钼、铌基合金用于制造1500-1800度温度条件下工作的发动机零件,铬基合金用作在燃气流中长期工作的零件。50年代末,为了制造超高温(至2500度)条件下工作的零件,还研究过钨基及其他高熔点金属和化合物为基的合金。现代飞机、直升机和发动机在各种气候条件下的使用期限应该为15-25年,防腐蚀则是一项非常重要的课题,全苏航空材料研究院的科学家们一直为解决这项课题而努力工作。为了研究飞机刹车装置摩擦产生的磨损和研制机轮刹车用的摩擦材料,曾进行了广泛的探索。结果,研制成功各种用于现代飞机刹车装置结构的航空金属陶瓷材料。莫尼诺航空博物馆中的米格-25歼击机

未完待续

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