航空发动机燃油喷嘴工作在高温燃油和空气交替作用的环境中,需要材料同时具备钛合金的耐腐蚀性和不锈钢的强度刚度特性。不锈钢-钛复合板通过创新的制备工艺,实现了两种材料的优势互补。

我们采用爆炸焊接工艺制备不锈钢-钛复合板:钛层(TA2)厚度2mm,不锈钢层(316L)厚度3mm,爆炸焊接速度控制在2500-2800m/s,动态弯曲角10-15°。焊接界面呈现规则的波浪形貌,波高150-250μm,波长300-500μm。界面区域观察到明显的塑性变形特征,钛侧变形层厚度约50μm,不锈钢侧约80μm。经过850℃/1小时扩散热处理后,界面处形成厚度2-3μm的扩散层,主要包含FeTi和Fe₂Ti等金属间化合物。

在模拟喷嘴工作环境的腐蚀试验中,复合材料在150℃航空燃油中的年腐蚀速率小于0.001mm,在350℃高温空气中的氧化增重仅为0.5mg/cm²。热循环试验(20-600℃)1000次后,界面结合强度仍保持在280MPa以上,无分层现象。通过微区X射线衍射分析发现,界面区域的残余应力分布合理,最大压应力-350MPa出现在钛侧近界面区。

我们建立了完善的复合材料评价体系,包括界面剪切强度测试、热疲劳试验和腐蚀性能测试。采用超声C扫描检测结合质量,确保结合率达到99.5%以上。通过微区拉伸试验研究界面力学性能,为复合材料在航空发动机中的安全应用提供科学依据。每块复合板都附带完整的界面金相照片和力学性能数据,确保产品质量可追溯。
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