探究鈦合金精鑄件在航空業中的應用

張瑞楠 中航西安飛機工業集團股份有限公司

在制造產業發展的背景下，鈦合金作為較為重要的工藝材料，存在著強度高、耐高溫以及穩定性強等特點，而且，在工藝生產中的尺寸精度高，表面質量好，將其運用在航空業中，可以提高構件的生產質量，而且可以提高航空產品的制造性能，節約項目的生產成本，滿足行業的高效、經濟發展需求。在技術不斷創新及發展的背景下，鈦合金制造形式發生了轉變，將其運用在航空業中，不僅會提高提高鈦合金復雜鑄件的精密度，也增強了行業產品的生產效率，同時也可以滿足行業的持續發展需求。

一、鈦合金精鑄件運用在航空業的優勢

根據航空業的發展特點，鈦合金精鑄件主要被運用在行業的火箭、人造衛星、飛機等飛行器部件之中，主要是由于鈦合金精鑄件材料存在著高比強度、高尺寸精度的特點，可以降低飛行器的自重，同時也可以會降低負荷數量，提高系統結構的穩定性。如，在火箭箭體的殼體、箱體以及儀器艙體制造中，都采用了鈦合金精鑄件，不僅可以提高整體質量，而且也會降低自重，達到航空業設備制造及使用的目的。又如，在復雜薄壁鑄件形成技術使用中，通過技術的運用及深入發展，一般會采用其他復合結構部件，在這種部件形式轉移到鈦合金制造工藝之后，壁厚被控制在了1-3mm，而且，個別壁厚達到了1mm以下，但是這種工藝難度相對較大，無論是其中的制殼工藝還是澆筑工藝，都存在著一定的難度。伴隨大型薄壁復雜構件的生產，將其運用在航空業中，逐步推動了技術創新[1]。

二、鈦合金精鑄件技術使用現狀

結合我國航空業的運行及發展特點，航材院作為航空發動機以及飛機型號生活研究的主要場所，在技術研究以及技術創新中，形成了多種標準規范，這些規范為行業的發展提供了一定支持。如，在鈦合金精鑄件生產的過程中，其最大尺寸一般為1400mm，最小壁厚為2mm。尺寸精度一般達到了CT5-CT7的范圍，表面的粗糙狀態達到了Ra3.2-6.3μm之間[2]。在航材院的不斷發展中，在質量體系認證的情況下，成為國內唯一外外國企業提供鈦合金精鑄件的企業，而且，其研制出的肋板、支板以及安裝座等，都可以實現批量生產。所以可以發現，在我國航空業發展中，通過鈦合金精鑄件工藝的研究及深入發展，其技術水平已經達到了行業的先進標準[3]。

三、鈦合金精鑄件在航空業中的應用

（一）鑄造模擬仿真技術的運用

對于鑄造模擬仿真技術，主要是指傳統鑄造技術與計算機數字化的結合，將該技術運用在鈦合金模擬研究中，充分滿足了多個領域的發展需求。如，在鈦合金精鑄件使用中，其技術在以往的充型、凝固型，逐漸發展成為熱處理、全過程仿真等形式，滿足了行業的多需求發展需求。當前的鑄造模擬仿真技術軟件中，國外技術有MAGMASOFT、FLOW-3D等、國內技術有CAE、Inte CAST，通過這些軟件的使用，可以推動鑄造鈦合金模擬研究工作的穩步進行。在航空業運行及發展中，通過鈦合金精鑄件的使用，可以通過合金材料成本的設計、特種成形工藝的分析等，對綜合力學的軟件模型進行分析，幫助行業實現高精度的產業生產，同時也可以為工藝的完善及技術的創新提供參考。而且，在材料基因組工程的發展背景下，在鈦合金精鑄件使用中，可以通過建立鈦合金成分、組織等方法，逐漸形成鑄造鈦合金數據庫，在這種數據庫模型設計的情況下，會充分滿足航空業的多樣化發展需求[4]。

（二）熔模鑄造技術

在熔模鑄造技使用的過程中，通過增材制造（3D打印）技術的運用，可以將3D打印技術作為核心，結合環航空領域的運用特點，實現鈦合金增材制造技術使用的目的。結合當前產業的運行現狀，雖然3D打印技術制造的鈦合金構件表面質量、精度等若于鈦合金熔模精鑄建，但是，在3D打印到制作完成的階段，所耗費的時間較短，實現大批量、結構復雜工藝生產的目的，而且，在該技術使用的過程中，可以對制造模型進行預驗證，幫助行業降低生產成本。如，在時代發展中，航材院引進了熔模3D打印設備，通過該設備的使用，逐步開展了無磨具的熔模制備方案，提高了航空業產品生產性能，同時也為技術的研究奠定基礎[5]。

四、結束語

總而言之，在航空業運行及持續發展中，將鈦合金精鑄件運用其中，不僅可以提高設備的使用效果，而且也可以充分發揮鈦合金精鑄件的強度高、耐高溫、精度高，表面質量好等優勢，逐步推動行業的高質量發展。因此，在行業運行及科技水平不斷提升中，航空業應該拓寬鈦合金精鑄件的使用范圍，通過技術的使用及創新，使鈦合金精鑄件更好的符合市場運行需求，全面提升航空部鈦合金精鑄件使用效率，實現行業的經濟化運行。