Ti2AlNb合金研究进展及在航空发动机上应用可行性分析

裴会平1，刘冬2，姚利盼3，邵天敏1，刘巧沐4，刘亮亮2，陈乾明4（1 清华大学 高端装备界面科学与技术全国重点实验室；2 中国科学院金属研究所 轻质高强材料研究部；3 北京航空航天大学 能源与动力工程学院；4 中国航发四川燃气涡轮研究院先进动力总体部）

摘要：Ti2AlNb 合金优良的综合高温性能使其有望取代部分镍基合金，作为航空发动机关键结构材料实现发动机自身减重。针对未来高性能航空发动机轻量化设计需求，结合统计对比、对照实验、有限元仿真分析等方法，从材料特性、合金冷/热加工工艺性能、减重收益等方面分别进行分析，讨论该合金在航空发动机中应用的优势、潜力以及仍需解决的问题。分析结果表明，该合金在减重方面优势显著，且较好地实现了强度、韧性和塑性的综合匹配，无明显短板；具有可接受的冷、热加工性能，通过变形、铸造等方式均可制备工程可用的大规格零件；应用于机匣等静子件可在镍基高温合金基础上减重35. 3%，应用于整体叶盘/轮盘等转子件可在镍基高温合金基础上减重37.3%。

关键词：Ti2AlNb；航空发动机；减重；材料特性；加工工艺