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航空发动机钛合金宽弦空心风扇叶片 成形技术及装备
发布时间:2023-06-01 12:33 发布人:汇佳自营 点击数:1700
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成果名称
航空发动机钛合金宽弦空心风扇叶片成形技术及装备
主要负责人
陈明和、谢兰生
密级状态
1非密成果
□涉密成果已完成解密
技术领域
□新一代信息技术 器械
□新材料及其应用 其他 ( )
□智能制造 1高端装备 □生物医药和医疗
□新能源与环保 □应急救援及公共安全 □
知识产权状况
1技术秘密 1专利 □计算机软件 □植物新品种 □集成 电路布图设计
□生物、医药新品种 (新药证书/临床批件/生产批件) □未涉及
知识产权
知识产权
基本信息
1.CN214211846U 一种钛合金空心叶片变截面高温扭转预成形装置; 2.CN107671152A 一种基于应力松弛的等截面空心风扇叶片小角度 扭转方法;
3.CN107716667A 一种空心叶片多点同步热扭转成形装置及成形方 法;
4.CN113976699A 一种基于恒应变速率扭转的钛合金空心叶片成形 方法;
5.CN112395698A 一种可实现空心结构设计的空心叶片毛坯计算方 法;
6.CN103551472B 一种空心叶片推弯成形工艺;
7.CN105112632B 空心叶片的成形方法及成形装置; 8.CN214211846U 一种钛合金空心叶片变截面高温扭转预成形装置; 9.CN207463895U 一种空心叶片多点同步热扭转成形装置。
简要介绍
钛合金宽弦空心风扇叶片的减重为典型的航空发动机系统性减重, 空心叶片质量降低,该成果可以显著降低机匣、芯轴及支撑结构, 大幅度降低航空发动机重量。 围绕 TC4 抗损伤钛合金为研究对象, 通过该合金高温锻造组织性能控制、空心叶片高温超塑性成形及扩 散连接、大扭转角空心叶片精确扭转及控制、空心叶片校形及高温 气胀整形相关内容研究,解决武器装备关键结构的精确成形和检测 评估问题,提升航空航天器轻量化结构的整体水平,为结构设计的 选材、工艺方案制定、 以及新材料应用提供技术储备。此成果也可 应用于非空心叶片及其他合金材料叶片的热精确形/性控制的高效 制造。
关键词
钛合金;航空发动机;高温热扭转精确成形;形/性控制;叶片
当前应用情况
已完成样件研制。
本知识产权对 应产品技术优 势和性能指标
本知识产权覆盖钛合金宽弦空心风扇叶片制造的毛坯优化、扩散焊 接、高温热精确扭转及精整成形工艺及其相关关键工艺装备。技术 优势体现在:( 1 ) 空心率及内部结构可依据服役设计需求自由设计;( 2 ) 成形过程的压应力加载确保叶片的高疲劳性能;( 3 ) 成形装备 的效率高,容易确保叶片成形精度。
主要技术指标:( 1 ) 叶片的强度指标不低于原材料的 95%;( 2 ) 叶片 的型面精度误差在 0 20mm 以内;( 3 ) 空心率≥20%。
技术成熟度
( 6 ) 级 (参照 GB/T22900-2009 标准,共按 9 级划分)
先进程度
□国际领先 □国际先进 1 国内领先 □国内独家 □国 内先进
具体描述:与国内普遍采用的三片瓦楞结构超塑成形与扩散焊接技 术不同,本成果采用对开结构型式的扩散焊接与高温热精确扭转成 形,空心率及内部结构可以自由设计,制造时的应力状态有利于保 证服役性能。实现压弯扭转精整一体,成形精度高及高效率。
成果状态
1样品、实验室阶段
□小批量生产、工程应用阶段 其他 ( )
□中试生产、应用开发阶段
□批量生产、成熟应用阶段
□
同类技术/
产品国内外
发展情况
世界上航空发动机的主要生产商德国摩天宇公司、英国的罗•罗公司 及美国的普惠、GE 公司等都采用 SPF/DB 技术制造航空发动机先进的 钛合金宽弦空心风扇叶片,并一直主宰着世界航空发动机市场。我 国航空发动机高性能钛合金宽弦风扇空心叶片目前基本还处于基础 研究阶段,国内南京航空航天大学、北京航空制造工程研究所开展 了相关的技术研究。其中,南京航空航天大学采用对开结构工艺技 术进行了深入的技术开发研究, 自行研制了 SPF/DB 机床、高温扭转 装备及气压加载装备,并已成功开发出可以用于产品级的某飞行器 多层整体 SPF/DB 工艺技术部件,研制了 TC4 钛合金空心宽弦风扇叶 片缩比样件及产品样件,其各项指标都满足设计要求。
获奖情况
无
科研团队与 转化基础
本科研团队所在的航空科学与技术学科为全国重点学科,具有很好 的学术研究工作基础。课题组成员长期从事本项目相关的超塑成形/ 扩散连接、材料成形性能、板料成形工艺与装备、材料成形过程的 微观组织演变分析与研究等及方面的研究工作,并取得了显著成果。 本项目组主要承担的国家 863 项目 “陶瓷材料超塑性研究”课题, 当时的研究水平已经接近国际水平,该项目的研究成果于 1992 年曾 获得中国航空工业总公司科技进步二等奖。“3Y-TZP 陶瓷超塑性变形 特性及显微组织结构研究”获得江苏省国防科技工业科学技术进步 奖一等奖。经过多年的科研积累,此外,本科研团队承担过江苏省 科技支撑项目“基于 SPF/DB 技术的航空发动机钛合金宽弦空心风扇 叶片研发”、中航发重大创新基金项目 “对开结构钛合金空心叶片研 制”。通过科研积累形成了如下研究特色:围绕先进高性能涡扇发动
机的核心部件钛合金宽弦空心风扇叶片制造关键技术: ①首次提出 了空心叶片近净成形展平毛坯的计算方法; ②提出了推弯成形及扭 转成形复合的创新性工艺方案,解决了钛合金宽弦空心风扇叶片的 精确扭转成形的技术难题;③ 构建了钛合金宽弦空心风扇叶片的工 艺体系。完成了 TC4 钛合金宽弦空心风扇叶片的缩比样件及产品样 件的研制,如图 1。
转化形式
□技术转让 □许可使用 合作开发 □作价投资 □股权 投资
□技术服务 □合作兴办新企业 □其他 ( )
资金需求
根据所选转化方式预计需投入的资金 ( 2000 ) 万元
资金用途
扩散焊接模具、装备;成形扭转设备;检测设备等。
市场应用前景
可转化及应用行业:航空发动机制造 (军机、 民机),燃气轮机制造 等;市场容量:10 亿人民币以上
实施条件
达到设定生产规模及产量时所需条件:①需要的原材料:TC4 钛 合金板材或锻件; ②设备:真空扩散焊接机床 2 台、热扭转精整设 备 2 台; ③ 动力:动力电,功率 300KW; ④人力资源:15~20 人; 清洁厂房 2000 平米,具备行车等。
预期效益
年产值 1 亿元,利润约 4000 万元。
发布有效期
□三个月 □六个月 1一年 □其他 ( )
成果单位/个人基本信息
单位名称/个人
南京航空航天大学
单位性质
□科研院所 1高校 □企业 □其他 ( )
法人代表
单忠德
邮编
210016
联系人姓名
刘经理
职务
项目经理
- 电话:022-87059192
- 手机:13652186133
- 地址:天津市南开区海光寺中恺国际广场(新都大厦)1-505
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