Жаропрочные титановые сплавы широко используются в авиационных двигателях из-за их превосходной термической прочности и высокой удельной прочности. Жаропрочный титановый сплав в основном используется в вентиляторах и компрессорах авиационных двигателей, таких как диски компрессоров, лопасти, навигаторы, соединительные кольца и так далее. Использование титанового сплава вместо оригинального суперсплава на основе никеля позволяет снизить вес компрессора на 30–35%. Доля потребления титана в зарубежных передовых авиационных двигателях достигла 25–39%, например, потребление титанового сплава в двигателе F100 составляет 25% от общего веса двигателя, в двигателе V2500 — 31%, в двигателе F119 — 39%. Потребности в разработке высокопроизводительных авиационных двигателей требуют разработки высокотемпературного титанового сплава, использование температуры постепенно увеличивалось с 1950-х годов до сплава Ti-6Al-4V, представленного на 400 градусов до сплава IML834. представлено 600 градусами. При температуре выше 600 градусов резкое снижение сопротивления ползучести и стойкости к высокотемпературному окислению являются двумя основными препятствиями, ограничивающими разработку титановых сплавов до более высоких температур. Поэтому 600 градусов Цельсия считается температурой «теплового барьера» для разработки титановых сплавов.
На протяжении многих лет, чтобы удовлетворить потребности в высокопроизводительных авиационных двигателях, Европа, США, Россия и другие развитые страны авиационной промышленности придают большое значение исследованиям и разработкам высокотемпературных титановых сплавов, разработали высокотемпературный титановый сплав. Температура титанового сплава составляет 350 ~ 600 градусов. В бывшем Советском Союзе в конце 1950-х годов были разработаны титановые сплавы ВТ6, ВТ3-л, ВТ8, ВТ9 и другие марки, а в 1960-х и 1970-х годах — сплавы ВТл8 и ВТ25. С тех пор с целью повышения эксплуатационных характеристик и ресурса жаропрочных титановых сплавов были усовершенствованы ВТл8у, ВТ25у, ВТ8М, ВТ8-1 и ВТ8М-1 и другие марки жаропрочных титановых сплавов. на основе оригинальных сплавов.
В последние годы был разработан титановый сплав ВТ36 соответственно для двигателей HK8, IIC90A и других. Аналогичным образом, в США также будут использоваться титановые сплавы Ti64, Ti811, Ti6242 и другие титановые сплавы в JT90, F-110 и других современных двигателях. Основные технические показатели типичных жаропрочных титановых сплавов приведены в таблице 2.
Разработка жаропрочных титановых сплавов в России очень совершенна и зрела, образуя полный набор системы титановых сплавов. Существуют две или три дополнительных марки жаропрочных титановых сплавов при определенном уровне температуры, например, сплавы, которые можно использовать при температуре 500 градусов, — это BT8, BT9 и BT8-1, 550 градусов — BT25 и BT25y, и 600 градусов. являются BTl8y и BT36. Россия рекомендует BT25y для дисков рулетки и лопастей ротора, используемых при 450-550 градусе C в компрессорах высокого давления авиационных двигателей, и BTl8y для дисков рулетки, используемых при 550-600 't3. Хотя BT36 был разработан, похоже, он не получил соответствующего внимания. Китай ввел российское производство пластин и стержней из сплава BT36. После анализа на пластинах и стержнях из сплава наблюдается большое расслоение компонентов, проблема однородности состава не решена должным образом, а его высокотемпературные характеристики не достигли уровень сплава ИМл834.
Британский жаропрочный титановый сплав разработал наиболее зрелую систему с собственной независимой системой, образующую серию титановых сплавов, используемых при различных температурах. На сегодняшний день сплав IML685 является наиболее широко используемым и самым большим количеством жаропрочных титановых сплавов в Великобритании, например, двигатель серии RB211, двигатель RBl99, двигатель Adour и двигатель M53. Сплав ИМл829 применяется в компрессоре высокого давления двигателя РБ211-535С. Диск задней 3-ступени, барабан и задняя ось объединены с помощью электронно-лучевой сварки, которая заменяет материал сплава на основе никеля на RB211-535C, что снижает вес ротора на 30 %. Успешная разработка сплава IML834 обеспечила надежную техническую поддержку для некоторых высокопроизводительных двигателей, хотя время разработки непродолжительное, но он был протестирован и применен на различных двигателях, таких как выбор самолета Boeing 777 для гражданского большого двигателя. Trent700(Турбулентность), Все колеса, барабаны и задние валы компрессора высокого давления изготовлены из сплава ИМл834 и сварены методом электронно-лучевой сварки. Trent700 стал первым новым гражданским двигателем, в котором используется полностью титановый ротор компрессора высокого давления, что значительно снижает вес двигателя, а в роторе компрессора высокого давления двигателя EJ200 также используется сплав IML834. IML834 также используется в двигателе Pratt & Whitney PW350.
Разработка жаропрочных титановых сплавов в США также относительно развита, и наиболее крупными сплавами, используемыми в двигателе, являются в основном Ti-6Al-4V и Ti-6242S.
Сплав Ti-1100 основан на составе сплава Ti-6242S, за счет регулирования содержания элементов Al, Sn, Mo и Si максимальная температура использования сплава увеличивается до 600 градусов. Понятно, что сплав Ti-1 100 использовался при изготовлении дисков компрессора высокого давления и лопаток турбины низкого давления модифицированного двигателя Lycoming T55-712.
Разработка титановых сплавов в Китае в основном осуществляется по пути имитации, например, сплав TC11, соответствующий сплаву BT9, TA11, TA19, TC17, соответствующий марке США, Ti-811, Ti-6242 S и Ti-17. В последние 20 года Китай начал идти по пути саморазвития, имитируя, например, жаропрочный титановый сплав ТА12(Ti-55), добавляя редкоземельный элемент Nd; На основе сплава TAl2 в сплаве Ti-60 соответствующим образом увеличено содержание Al, Sn и Si, что дополнительно улучшает свойство высокотемпературной ползучести и прочность сплава, а также позволяет достичь температуры эксплуатации сплава 600 градусов. Титановый сплав Ti-633G, выдерживающий температуру 550 градусов, был приготовлен путем добавления редкоземельного элемента Gd на основе сплава IML829 из Великобритании. Недавно на основе сплава Ti-1100 было добавлено около 0,1Y и названо Ti-600.
