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航空工業中熱處理現狀和發展 -熱處理展-工業爐展-2014第十五屆廣州國際熱處理、工業爐展覽會-中國效果最好的熱處理工業爐展--巨浪展覽—The 15th China(Guangzhou)Int’l Heat Treatment,Industrial Furnace Exhibition
2014年4月23日熱處理展-工業爐展

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航空工業是高端制造業，航空工業中熱處理采用各種先進技術，總體上處于領先行列。本文介紹了航空熱處理特點和近年的發展，從鋁合金、鈦合金、高溫合金、鋼的熱處理及真空熱處理、全面質量控制等方面闡述了航空熱處理先進技術，今后發展方向是真空熱處理新技術、特種可控氣氛熱處理、多功能復合化學熱處理技術及熱處理清潔生產技術。航空工業生產各種航空器，減輕重量和確保安全是突出的矛盾。為了提高航空器飛行性能，希望每個航空零件越輕越好，一方面千方百計減輕每一克重量，另一方面飛行器安全是嚴重危及人身安全，甚至造成機毀人亡的大事，為解決重量與安全性這一矛盾，尤其是在航空零件狀態繁多、熱處理工藝復雜多樣的情況下，對熱處理設備要求性能和質量高、適應性強。航空工業生產與其他軍工生產的共同的特點是小批量多品種，航空熱處理作為航空工業生產的一個環節，同樣具有這種特點。航空熱處理另一個特點是實行熱處理全面質量控制。航空熱處理對象除了鋼鐵材料之外，還包括眾多的有色金屬( 鋁、鎂、鈦、銅) 合金、精密合金、貴金屬合金、高溫合金等材料和制件。航空工業于1986 年就制定了HB 5354—1994《熱處理工藝質量控制》標準，用于規范航空熱處理生產，內容主要包括設備與儀表控制、工藝材料及槽液控制、工藝控制、技術文件資料控制、人員素質控制、作業環境控制等，并在國內率先推行和實施了全面質量控制。航空工業是高科技產業，大量采用發展前沿的科學技術，選用各種比強度高的材料，發展近無余量成形技術、精密和超精密加工技術、柔性加工生產線等精密制造技術。飛機機體材料由傳統的鋁合金和鋼為主體，逐漸擴大鈦合金材料和樹脂基復合材料的用量。F22 戰斗機鈦合金用量已達40%，樹脂基復合材料用量為24%。民用飛機機體用材仍以鋁合金材料為主，但鈦合金材料和復合材料用量也在不斷增加，其中特別是復合材料用量比例提高很快，第五代干線客機上復合材料用量己達10% 左右。先進發動機中高溫合金占55% ～ 65%，鈦合金占25% ～ 40%，鋼和鋁合金占10%左右。隨著發動機性能提高，高溫聚合物和金屬基復合材料、陶瓷基復合材料、C /C 復合材料逐步代替了傳統的高溫合金和鈦合金。當前鋁合金發展方向是改進熱處理方法以提高綜合性能，發展高強高韌耐蝕鋁合金、鋁鋰合金、高溫粉末鋁合金。鋁合金熱處理的特點是控溫準確度、溫度均勻性要求高，淬火轉移時間要求嚴。鈦合金發展方向是高溫鈦合金、高強鈦合金、阻燃鈦合金。鈦合金熱處理的特點是采用高真空度的真空熱處理。高溫合金葉片材料重點發展定向合金和單晶合金，渦輪盤材料重點發展粉末高溫合金以及金屬間化合物合金。高溫合金熱處理的特點是加熱溫度高，如DD-6 固溶處理溫度為1315 ℃。飛機起落架高強度鋼主要用300M 鋼，為提高強度和斷裂韌性研制成功A-100 高合金二次硬化型超高強度鋼，其熱處理特點是采用真空熱處理，回火溫度要求嚴格，為± 3 ℃，還要求進行冷處理。不銹鋼方面大量使用沉淀硬化不銹鋼，熱處理特點是調整熱處理和除氫處理，溫度均勻性要求± 8 ℃，還要求冷處理。精密制坯和精密超精密加工技術方面，精密鑄造渦輪葉片單面余量可達到0. 05 ～ 0. 10 mm，合格率最高達到70% ～90%; 鎳基合金精鍛葉片單面余量可達0. 10 ～ 0. 25 mm;超精密加工的精度已達0. 10 ～ 0. 01 μm 級別，同時要求熱處理精密化，熱處理不能損傷零件表面，熱處理質量分散度和變形趨向于零。為適應航空工業這些新材料、新產品和精密制造技術的發展需要，航空熱處理重點要發展精密熱處理，通過精確的生產過程控制，實現精密形狀和尺寸控制及精確組織與性能控制。航空熱處理近年來有了較大發展和變化，概括起來有如下幾方面: 1) 熱處理廠房面積擴大，近幾年生產廠房面積增加1 倍以上。 2) 全面實施了質量控制和爐溫均勻性測量，提高了熱處理質量控制和產品的水平。 3) 普通電爐全面改造或更新，結合設備大修、技改、搬遷、新廠房建設，實現了節能、提高爐溫均勻性、雙偶控溫和儀表智能化，使普通電爐的設備水平提升了一個檔次。 4) 積極采用先進的熱處理技術。真空熱處理設備以每年30%左右的速度遞增，大約有近千臺真空爐，真空爐的熱處理加工量占1 /3 以上; 氮基氣氛熱處理技術成為可控氣氛首選，應用不斷擴大; 可控滲碳技術代替傳統的滴注滲碳技術，已占約80%，氫探頭或氫分析儀( 或氨分析儀) 控制滲氮迅速發展，每年新增5 ～ 10 臺;鋁合金空氣循環電爐全面采用，已成為鋁合金熱處理的主力爐型; 有機淬火介質在鋁合金淬火中應用有突破性進展，在減少熱處理畸變和環境污染方面顯現了明顯的效果; 高能束熱處理，如激光熱處理、離子注入等已開始在航空工業應用; 智能儀表和計算機廣泛用于工藝控制，計算機網絡開始更多地在航空熱處理車間出現，使熱處理車間呈現出現代化氣息。 5) 航空熱處理標準化體系更完整和先進。以HB 5354—1994《熱處理工藝質量控制》為龍頭，補充完善了各種航空材料熱處理工藝標準和熱處理質量檢驗標準，建立熱處理工藝材料標準系列，制定了真空熱處理、氮基氣氛保護熱處理、鋁合金電導率測定等新工藝標準。現有航空熱處理標準50 余項，形成了完整體系，并得到了認真貫徹執行。 6) 在基礎條件( 設備、人員素質等) 不斷改善的前提下，航空熱處理生產管理水平不斷提高，技術文件和管理體系與世界先進國家接軌，形成了本國產品和轉包生產國內外一體化，完全按國際先進水平進行生產和管理。 4、結束語航空熱處理技術正處于迅速發展的時期，新技術、新工藝不斷被研究和應用，技術改造全面展開，航空工業與國際合作和接軌的形勢又對熱處理提出更多更新的要求，我們將抓住大好時機，精心運作，通力協作，抓緊熱處理新技術應用研究，借鑒國內外先進熱處理技術，把航空熱處理技術水平推上新臺階。熱處理展-工業爐展-2014第十五屆廣州國際熱處理、工業爐展覽會-中國效果最好的熱處理工業爐展--巨浪展覽—The
15th China(Guangzhou)Int’l
Heat Treatment,Industrial Furnace Exhibition

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