Application d'alliages à haute température dans le domaine aéronautique
1. Quatre composants chauds
Les alliages haute température sont principalement utilisés dans les quatre composants chauds des moteurs d’avion :
Chambre de combustion : La chambre de combustion est la source de génération d’énergie mécanique. Les parois de la chambre de combustion et la chambre de combustion sont principalement constituées de matériaux en alliage à haute température car elles doivent résister à des températures supérieures à 800 degrés. Le matériau doit avoir une bonne résistance à la fatigue, une forte résistance à l’oxydation et de bonnes performances de coupe.
- Aubes de turbine : Les aubes de turbine sont les composants les plus critiques des moteurs d’avion. Les aubes de turbine doivent résister à des températures élevées et doivent résister à des contraintes centrifuges importantes, aux contraintes de vibration, aux contraintes thermiques, etc. Le matériau principal utilisé dans la fabrication des aubes de turbine est un alliage moulé à haute température. Actuellement, les alliages monocristallins haute température sont largement utilisés dans la fabrication. Cet alliage présente des propriétés de traction, de durabilité, de fatigue au fluage, de résistance à l'oxydation et de résistance à la corrosion à chaud.
- Aube directrice : L’aube directrice est un composant utilisé pour ajuster la direction d’écoulement du gaz sortant de la chambre de combustion. C'est l'une des pièces qui subit le plus grand choc thermique sur le moteur d'avion. Le matériau présente une résistance à l'oxydation à haute température, une bonne résistance à la fatigue thermique et à la fatigue mécanique, une conductivité thermique élevée et un faible coefficient de dilatation thermique.
- Disque de turbine : lorsque le disque de turbine fonctionne, la température de la jante atteint 550-750 degrés, tandis que la température au centre de la roue n'est que d'environ 300 degrés, provoquant une grande différence de température dans l'ensemble du composant ; il supporte une force centrifuge importante lors de la rotation ; il supporte des contraintes importantes lors du démarrage et du stationnement. cycle de fatigue. Le matériau doit avoir une résistance élevée. Bonne plasticité et bonne résistance à la fatigue thermique.
2. Fixations aéronautiques
Les principaux produits de fixation sur les moteurs d'avion comprennent divers types de boulons, pieux vissés à clavette, écrous autobloquants, manchons filetés, broches, raccords de tuyauterie et connecteurs, etc.
- Boulons et vis haute température et haute résistance
Les boulons et vis fabriqués à partir de matériaux tels que le GH4169 sont actuellement les fixations haute température et haute résistance les plus utilisées dans les moteurs d'avion. Après traitement thermique, la résistance à la traction de ces pièces atteint σb supérieur ou égal à 1250Mpa, et les filetages de ce type de fixations à haute résistance sont traités par laminage à chaud. La technologie est la direction de la recherche et du développement.
- Serrez les boulons
Les boulons de turbine de moteur et les boulons de serrage fins de haute précision sont des pièces porteuses clés des moteurs d'avion. Ce type de fixations est généralement traité à partir d'ébauches forgées et les matériaux sont principalement des alliages à haute température et des alliages de titane. En plus des exigences de performances à haute température, haute résistance et haute précision, ces pièces ont également des formes structurelles et des exigences pour les pièces d'arbre minces. Les difficultés de traitement de ce type de pièces résident principalement dans le laminage de filets à haute résistance et le contrôle de la déformation des arbres minces.
- Pieux vissés et manchons à vis verrouillables à clé
Les pieux vissés à verrouillage à clé et les manchons filetés constituent une technologie de connexion de fixations pour l'aviation nouvellement développée ces dernières années. Cette technologie de connexion est principalement transformée à partir de la méthode de connexion traditionnelle combinée de filetages interférentiels et de disques de verrouillage. Il s'agit d'une méthode de verrouillage à broche-clé, rendant la structure de verrouillage de l'assemblage plus compacte, plus raisonnable et plus fiable pour empêcher le desserrage.
- Écrou autobloquant en alliage haute température
Écrous autobloquants. Dans le passé, la forme de ce type de fixation était relativement simple, principalement constituée d'acier allié et d'acier inoxydable. Avec les progrès continus de la technologie des moteurs d’avion, la plupart des écrous autobloquants des fixations du moteur sont désormais fabriqués à partir de matériaux en alliage haute température. Les formes de déformation de serrure comprennent deux points, trois points, quatre points, une rainure droite, une rainure inclinée et d'autres formes de fermeture. Les normes mises en œuvre incluent HB, GJB et les normes techniques particulières de chaque modèle développé.
Ecrou spécial autobloquant
Avec l'amélioration progressive de la technologie avancée des moteurs aérospatiaux nationaux et étrangers, des fixations de rotor de broche plus fiables, plus simples et plus légères sont nécessaires pour fixer les pièces sur les broches rotatives à grande vitesse. Les rapports de diamètre et d'épaisseur de cet écrou autobloquant spécial sur une broche rotative à grande vitesse sont généralement de 4 : 1, 6 : 1 et 10 : 1. La zone de déformation autobloquante de ce type d'écrou autobloquant spécial est courte et le processus de moulage est difficile, ce qui affecte le matériau. Les exigences en matière de contrôle du traitement thermique, de qualité métallurgique et de stabilité autobloquante sont extrêmement élevées.
Les alliages haute température tels que A286 (GH2132), GH2696, GH3030, inconel718 (GH4169), GH4698, Waspaloy (GH738) sont tous des matériaux couramment utilisés pour les fixations aérospatiales.
3.Autres composants
Utilisé pour les composants tels que les récepteurs, les anneaux, les postcombustion et les buses arrière.
