航空航天用新型高强高温钛基复合材料

一、项目分类

显著效益成果转化

二、成果简介

网状结构钛基复合材料密度(4.5 g/cm3)与传统钛合金相当，是在高温钛合金的基础上，通过粉末冶金与增强相分布调控技术，在钛合金晶粒周围定向引入增强相，有效抑制晶界高温弱化效果、并进一步提高了室温强化效果、均匀等轴的网状组织以及大尺寸基体区的存在有效提高了塑韧性，体现出超耐高温与高强韧一体化的特性。使用温度较基体钛合金提高200 ℃，达到600-800 ℃。某高温条件下，较基体钛合金稳态蠕变速率降低2-3个数量级、相同持久时间下，持久应力提高3倍多、相同应力下，持久时间提高57倍，显示非常优异的高温性能。且具有优异的焊接性能、塑性与成形性能，成为高速飞行器耐热部件的理想结构材料，替代高温合金可减重45%左右，如设计的钛基复合材料气动格栅单件可实现减重5800 g，具有重要经济与社会价值。可彻底解决高速飞行器轻质耐热结构件无合适材料可选的瓶颈问题，填补了其它领域无可用的轻质、耐热、高强韧、可加工、可焊接材料空白，处于世界领先水平。

航空航天用新型高强高温钛基复合材料，主要功能是将钛合金最高使用温度从600 ℃提高到800 ℃，解决600 ℃以上无轻质高强韧结构材料的空白，替代高温合金减重40%以上。因此，主要应用场景是对轻质耐热材料有迫切需求的航空与航天飞行器发动机构件、蒙皮构件及其他高温结构件。另外，高耐磨与高强韧一体化钛基复合材料，可用于航空、航天、采矿等领域耐磨与轻质或耐腐蚀苛刻要求的环境。