目录1.前言●材料的力学性能和使用可靠性取决于组织结构（包括缺陷情况），而组织结构不仅取决于成分，而且取决于工艺（制备技术）。●材料发展的创新途径（成分创新、工艺创新）目的都是在更高层次上满足两“高”两“低”的要求。●不同的具体情况下，材料创新途径可能有不同的侧重，但都应把成分创新与工艺创新紧密结合起来。在很多情况下，工艺创新往往是最有效的综合达到两“高”两“低”目标的途径。2.航空材料发展背景F/A-18E/F（超黄蜂，2002年开始服役，舰载机）F/A-22（猛禽，2005年开始服役，四代机典型代表）F-35(JSF,2008年开始服役，空中霸主）X-45(2008开始服役，无人作战飞机）B-2（幽灵，已服役，隐形轰炸机）B-3(概念设计图，2025年开始服役，高超音速轰炸机）美国军用飞机上各种材料用量占机体结构总量的百分比SR-71高空高速侦察机波音民机机体上钛合金和复合材料的用量（%）波音飞机钛用量随年代的变化●美国21世纪保持空中优势的高性能发动机F119发动机（F/A-22用）高超音速飞机X-43A采用冲压喷气发动机以三轴式结构和全钛压气机为主要特色的遄达发动机和RB211发动机发动机上各种材料用量的变化趋势3.工艺创新在航空材料发展中的显要作用3.1塑性成形工艺的典例●经过研究和生产实践，我们根据全程组织设计的概念，进行了全程工艺设计，创立了AHLT工艺，即从铸锭开坯直至最终模锻进行全程的统筹安排，其锻前加热温度经历了“高—低—高—低”的程序，其中“高”指β区加热，“低”指α＋β区加热。该工艺获得了均匀的金相组织和优良的综合性能。俄罗斯和我国钛合金盘高倍组织均匀性的对比我国钛合金盘的高低倍组织TC11钛合金高压压气机转子，其压气机盘全部采用高低温交替锻造工艺。该“工艺研究”项目获国家科技进步一等奖。迄今为止，TC11仍是我国军用工业中年用量最大的一种钛合金牌号，有力地推动了钛合金材料的发展。3.1.2钛合金高温形变强韧化工艺钛合金不同类型的显微组织TA12钛合金高压压气机盘和鼓筒（采用急冷式β模锻工艺）3.1.3等温、近等温和超塑性加工工艺美国GE公司采用近等温塑性加工工艺发展Ti-Al系金属间化合物材料●创新性等温或近等温塑性加工工艺促进了SP700(Ti-4.5Al-3V-2Mo-2Fe)等新型超塑性钛合金的发展●一个古老的典型实例--大马士革钢宝刀的历史故事宝刀虽尚能找到，锻造技术却久已失传。直到20世纪60年代，美国斯坦福大学的两位冶金师揭开了大马士革宝刀的秘密。原来高含量碳的加入虽会导致脆性，但也能阻止晶粒长大而获得超细晶粒（平均直径为九个微米），从而在一定条件下使它处于超塑性状态。现在，这种新的经过超塑性加工的钢刀钢剪已在美国和日本上市，人们在自己的厨房里就可一试大马士革宝刀的锋芒了。3.1.4超大变形量连续冷拉工艺●单纤维冷拉效率低，近期发展的集束包套冷拉工艺可一次将上百根金属丝坯拉制成超细纤维。包套用铜制成，具有很好的润滑性。拉制后用化学铣削法去除铜套，纤维表面光滑，截面均匀，还可防止断丝。目前已用此法获得直径为10m的不锈钢超细纤维。●冷拉超细纤维与碳纤维、芳纶纤维、玻璃纤维等组合成混合纤维，加入到树脂基体中制成复合材料可发挥综合性能优势，获得飞机设计师们的青睐。3.2凝固成形工艺的典例钛合金金属型铸件与陶瓷型铸件、锻件的性能对比●已用GMM工艺制造了F119发动机压气机第4、5级阻燃钛合金可调式导流叶片精铸件（见图）。●打算用VDC工艺制造钛合金风扇和压气机叶片，如能实现，则更是一个重大突破。●小型件→大型整体发动机机匣→大型复杂整体飞机结构件●应用典例之一——V-22Osprey垂直起落飞机（倾转式旋翼）的转接座（见图）●应用典例之二——F-22飞机的垂尾方向舵作动筒支座●为什么要用？主要是为了大幅度减少零件数而显著降低成本、缩短周期和减轻结构重量。以V-22转接座为例，降低成本30%，加工和安装时间减少62%主要靠关键技术及其诱人的效果壮了胆。●三大关键技术：(1)计算机技术（特别是工艺模拟）；(2)热等静压；(3)β热处理。●诱人的效果：铸造系数从1.25～2.00降至1.00；既精确控形，也精确控性。●促进了钛合金铸件在F-22等飞机上的大量应用，F-22就有6个大型Ti-6Al-4V铸件，连F-22的侧机身与机翼的接头这种非常关键的零件都采用了Ti-6Al-4V铸件，无疑这是钛合金铸造技术迈出的非常大的一步！美国、英国与航材院涡轮叶片用高温合金的发展叶片冷却方式与涡轮进口温度的关系●F119发动机(F-22用)的涡轮转子叶片选用了第二代单晶高温合金PWA1484,该材料本身的最高工作温度为1070℃左右，由于采用了计算流体动力学程序设计制造了超级冷却叶片，使涡轮转