[发明专利]一种梯度结构进气道

说明书

本发明涉及航空航天领域，特别涉及一种飞行器的进气管道，具体地说是一种异种钛合金梯度结构进气道。所述进气道整体可分为工作温度较低的部位、过渡部位、工作温度较高的部位三个部分；其中，工作温度较高的部位采用金属间化合物Ti₂AlNb基合金制备，工作温度较低的部位采用轻质高强的TA15钛合金制备，过渡部位采用质量分数均为50％的TA15、Ti₂AlNb材料过渡。异种钛合金的应用除了能满足进气道气动性能要求，还节省了原材料，减轻了重量，同时能充分发挥各自合金的特性，在航空、航天、兵器等领域有越来越大的应用前景。

技术领域

本发明涉及航空航天领域，特别涉及一种飞行器的进气管道，具体地说是一种异种钛合金梯度结构进气道。

背景技术

飞行器在飞行中，进气道要实现高速气流的减速增压，将气流的动能转变为压力能。随着飞行速度的增加，进气道的增压作用越来越大，在超音速飞行时的增压作用可大大超过压气机，所以超音速飞行器进气道对提高飞行性能有重要的作用。

钛合金以其轻质高强、耐热耐蚀的优点广泛应用于航空航天等领域。Ti₂AlNb合金属于Ti-Al系金属间化合物材料，与传统的高温钛合金相比，具有高强度、高蠕变抗力、高的高温比强度和高抗氧化性等突出特点。Ti₂AlNb合金可以长时间在650～750℃工作，短时间可应用于800～900℃，是理想的轻质高温结构材料；TA15合金既具有α型钛合金良好的热强性和可焊性及接近于α+β型钛合金的工艺塑性，又具有中等的室温和高温热稳定性，是一种综合性能优良的钛合金，可用于500℃以下长时间工作的飞机、发动机零部件。

但是，许多钛合金结构件在应用中会遇到各种复杂的服役条件，传统单一材料零件已很难满足进气道使用要求，需要发展新型的异种材料整体结构，使结构件不同部位的性能满足不同的实际需求，以增加结构件的适应性和实用性。异种钛合金结构的一体化制备及成形技术考虑到不同零部件工作温度的差异，在零件不同部位选用不同型号的钛合金，从而既节省了原材料，减轻了重量，又能充分发挥各自钛合金的特性。异种材料结构通常被用作缓和热应力的耐热性机械部件，在航空、航天、机械、兵器等领域有越来越大的应用前景。

发明内容

在满足进气道气动特性的同时，为充分发挥不同材料的性能，本发明提出一种梯度结构进气道技术方案。

一种梯度结构进气道，整体由工作温度较低的部位1、过渡部位2、工作温度较高的部位3组成；其中，工作温度较高的部位3采用金属间化合物Ti₂AlNb基合金制备，工作温度较低的部位1采用轻质高强的TA15钛合金制备。

工作温度较高的部位3和工作温度较低的部位1之间的过渡部位2采用质量分数均为50％的TA15、Ti₂AlNb材料过渡，长度为5mm。

工作温度较高的部位3以及工作温度较低的部位1的壁厚一致，均为3mm。

所述进气道制备方法采用的是激光增材制造技术一体成形。

本发明的有益效果如下：

异种钛合金梯度结构考虑到不同零部件工作温度的差异，在进气道高温部位采用金属间化合物材料，低温部位采用近α钛合金，采用激光增材制造技术一体成形，避免了传统机械连接产生的零件数量、结构质量增加等问题，从而在满足进气道气动性能要求的同时，既节省了原材料，减轻了结构重量，又能充分发挥各自合金的特性，在航空、航天、兵器等领域有越来越大的应用前景。

附图说明

图1为梯度结构进气道结构示意图。

图中，1-工作温度较低的部位，2-过渡部位，3-工作温度较高的部位。

具体实施方式