钛合金因其较高的比强度、优异的抗蚀性和耐热机能，而被宽泛利用于航空发起机和地面涡轮燃机高压压气机叶片资料。。。钛合金在发起机上的利用量在肯定水平上反映了发起机先进设计、制作技术的水平，也是衡量一种发起机先进水平的重要标志。。。

20世纪70年代以来，国外先进的军用发起机已宽泛选取钛合金作为电扇叶片、压气机转静子叶片。。。如法国阵风战机装配的M88发起机的前2级整体叶盘均为钛合金 [1-2] ；俄罗斯米格29飞机设备的RD-33 发起机的 4 级电扇、9 级高压压气机中前6级转静子叶片等均为钛合金资料 [3] ；据统计，美国 F22设备的 F119发起机用钛量达39％ ， F404发起机钛合金使用量达25％ ， V2500发起机用钛量高达41％之上 [4-6] 。。。但由于钛合金导热系数低、氧化天生热和点火热焓高，点火敏感性问题凸起，容易着火并迅速扩大持续点火，导致发起机钛火故障 [7] 。。。因而，钻研防钛火技术成为其时世界列国航空发起 机 研制 急 需 解决的 瓶颈问题 。。。

今后，随着钛合金作为航空发起机高压压气机叶片、机匣的必选资料，使发起机高压压气机钛火节制技术成为发起机研制的关键技术。。。因而航空发起机钛火预防技术肩负着既要尽可能多使用钛合金的要求，又要满足发起机运行安全，不产生钛火危险的要求，使航空发起机拥有先进性 。。。 基于以上意识，本文针对国内外航空发起机钛火节制技术，从钛火机制分析、防钛火阻燃合金、阻燃涂层的钻研进展及防钛火结构设计等方面，对航空发起机防钛火技术进行了综合论说，进而提出防钛火阻燃合金存在的风险及防钛火技术的将来钻研重点。。。

1、钛火机制分析

航空发起机钛火问题是好多国度发起机公司都遇到过的问题 。。。20 世纪 70 年代以来，美国航空发起机已产生过 144 起钛火故障，前苏联产生过钛火 30余起。。。其中，由高压压气机工作叶片故障引起钛火的比例达22.5％ ，由涡轮故障引起的钛火达20％之多 [8-10] 。。。因而，钻研钛火机制与防钛火技术已成为国内外学者共同关注与索求的技术难点，也是一向是制约新型航空发起机研制的瓶颈技术 。。。

1.1　 内部成分影响机制分析

钛合金理论氧化膜的致密性是造成其点火的重要成分，纯钛基合金点火理论的氧化层疏松、不致密，不能阻止氧向基体的输送，进而导致点火持续进行。。。

钛在正常温度下为 α 结构，理论形成致密的拥有；ぷ饔玫 TiO₂[11] 。。。在加热到较高温度时，由于 TiO₂的密度小于 Ti₃O₅，Ti₂O₃的密度，所以 TiO₂单元体积较小极易分裂失去密封机能，进而在氧化物的互换放热反映中，引起氧气的输送速度急剧增大，导致热量析出速度超过热量损失速度，造成温度升高，最终推进点火 。。。

1.2　 外部成分影响机制分析

钛合金工作环境下的温度、压力、气流速度是影响其点火的重要外部成分。。。钛的熔点为1660℃ ，在空气中的燃点为1627℃ ，而发起机正常工作前提下，高压压气机钛合金叶片所接受的温度通常不超过600℃ ，其工作温度远低于钛的燃点，即在正常工作前提下不成能导致钛火。。。但在高温下，钛拥有高的氧活性，可产生放热反映，这种反映在高速气流及肯定的压力下得到活化 。。。

钛动怒必要肯定的温度和压力前提，其中剧烈冲击、摩擦是钛火的重要原因。。。如压气机吸入外物或内部零件掉块时，会冲击高速旋转的叶片，可能造成叶片危险掉块而引起剧烈摩擦，产生大量的热量，以至叶片或机匣内部门温度过高，在肯定的压力和氧气质量分数下，即可着火并持续点火而产生钛火故障 。。。发起机一旦产生钛火，在火源传递的热量和相邻钛零件溶解携带来的热量使持续舒展，直到钛点火耗尽，或空气压力低于某个临界值，或点火区域因焠熄造成热量消散，钛火才会终场。。。

钛火是一种典型的二次变乱，美国普惠公司研制的用于F-15 飞机的 Ｆ100 发起机在试车最大状态下发 生 钛 合 金 燃 烧，导 致 整 台 发 动 机 被 烧坏 [12-13] ，具体景象如图 1 所示 。。。

图 1　 钛火故障后的发起机

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2、 防钛火技术钻研进展

国外从上世纪70年代起，发展了大量有关钛合金点火和防钛火技术方面的钻研。。。美国、俄罗斯等国通过钻研钛合金重要元素对其点火的影响法规，进而研制了Alloy C和BTT系列的阻燃钛合金 [14-16] 。。。

经过多年的钻研，美国、英国、俄罗斯等航空技术先进国度把握了航空发起机防钛火技术。。。近年来，国内航空动力和资料界专家多年来一向不休的索求钻研钛火防护技术，已在防钛火技术方面获得突破性的进取，并成功开发了一些防钛火技术和大量防钛火产品，为航空发起机的发展作出了巨大贡献。。。

2.1　 阻燃钛合金的钻研近况

2.1.1　 阻燃机制分析

钛及钛合金自身拥有在空气中自维持点火的个性，辐射、摩擦生热及气动加热等都可能导致钛及钛合金自维持点火的产生 。。。 钛的这种个性正是所有“钛火”：：Φ谋驹，因而，发展阻燃钛合金就成为解决钛点火问题的底子蹊径。。。目前，国内外阻燃钛合金的钻研和设计都是基于以下三个角度来发展。。。

1 ）中断氧输送

钛合金能持续点火的一个重要前提是空气中氧不休通过疏松的理论氧化层送到基体，与基体反映 。。。向纯钛中参与适量的 Ｖ ， Ｃｒ等元素能使点火前沿急剧形成一层致密；ば匝趸，可有效地阻止点火 [17] 。。。

2 ）热力学角度

用绝热点火温度来表征合金点火过程的总体热效应。。。 推算批注，向钛中增长 Ｖ ，Ｃｒ ， Ｍｏ 等合金元素能够降低其绝热点火温度 。。。

3 ）削减摩擦发热

将钛零件间干摩擦转变为有液相光滑的摩擦，从而急剧削减摩擦功及加热量，达到削减摩擦发热与加热金属来克制合金点火 。。。迄今为止，比力成功的阻燃钛合金都是对以上3种成分综合使用的了局，如俄罗斯的 Ｔｉ － Ｃｕ －Ａｌ系阻燃钛合金，美国的 Ti-V-Cr系阻燃合金等 [18] 。。。Ｔｉ－ Ｃｕ － Ａｌ系阻燃钛合金的阻燃机制是将钛零件之间的干摩擦转变为有液相光滑的摩擦，从而削减摩擦功及加热量； Ｔｉ－ Ｖ － Ｃｒ 系阻燃合金是通过中断氧输送和热力学角度两方面的阻燃机制达到阻燃主张 [ 19] 。。。

2.1.2　 阻燃钛合金系统钻研情况

选取阻燃钛合金是预防航空发起机“钛火”最有效、最底子的步骤 。。。 凭据分歧钛合金的阻燃个性，选择相宜的阻燃钛合金，能够有效地防治“钛火”：：。。。20世纪70年代以来，列国粹者始终致力于阻燃钛合金的研制。。。目前，美国、英国、俄罗斯等都城研制出了各自的阻燃钛合金，并已在发起机上得到成功利用 [20] 。。。

俄罗斯以 Ｔｉ － Ｃｕ 共晶系为基础，成功研制了ＢＴＴ － 1和 ＢＴＴ － 3两种阻燃合金[21] 。。。ＢＴＴ－ 1合金是在 Ｔｉ － Ｃｕ二元的基础上增长少量的铝、钼、锆等元素制成的，其拥有优良的热加工机能，能够出产出状态复杂的发起机零件，如压气机机匣和叶片等。。。ＢＴＴ － 3 合 金 工 艺 塑 性、阻 燃 性 能 均 高 于ＢＴＴ － 1 ，出格合用于制作各类板材件[22] 。。。而美国研制的 Ａｌｌｏｙ　 Ｃ属于另一类 Ｔｉ－ Ｖ － Ｃｒ系阻燃钛合金，与通例钛合金相比，这类合金拥有较高的高温拉伸强度、蠕变抗力以及优良的冷变形能力，能够制成板材、箔材、带材、冷成形支架和加强杆等 [23] 。。。

迄今，ＡｌｌｏｙＣ 已被成功利用于美国战机 Ｆ22的Ｆ119 － ＷＰ － 100发 动 机 的 尾 喷 管 和 加 力 燃 烧 室上 [24] 。。。另 外，英 国 Ｒｏｌｌｓ－ Ｒｏｙｃｅ 公 司 研 制 的ＩＭＩ834高温钛合金已在 Ｔｒｅｎｔ系列发起机上获得宽泛的利用 [25] 。。。

我国阻燃钛合金的研制始于20世纪90年代初期，一些钻研单元自行研制了多种 Ｔｉ － Ｃｕ － Ａｌ 和Ti-V-Cr系阻燃钛合金。。。如：：西北有色金属院研制的 Ｔｉ40合金曾被利用于某发起机压气机部件做2 ， 3 级机匣[26] 。。。

总体来看，我国的阻燃合金技术水平与蓬勃国度相比仍存在差距。。。

2.2　 阻燃涂层的钻研与利用情况

钛火是发起机机械故障产生后，钛制零件直接摩擦，热量急剧堆集的了局 。。。 因而，预防零件直接摩擦并克制高温下的钛元素活性成为钛火预防的又一重要伎俩 。。。 国外早在 60 年代就进行了阻燃涂层方面的钻研， ＮＡＳＡ 曾进行过一项涂层钻研打算，其主张是开发一种涂层系统，使之能在引起袒露钛点火的能量的输入下，对钛机体起到；ぷ饔 [27] 。。。

目前，英国 Ｒｏｌｌｓ － Ｒｏｙｌｅ公司、德国 ＭＴＵ 公司、意大利ＦＡＩＴ公司及西班牙ＩＴＰ公司结合研制的 ＥＪ － 200 发起机中，高压压气机内机匣 1 级 ～4 级和对应的转子叶片均选取钛合金，钛火变乱概率高 [28] 。。。

在改型时出格把稳了其防护问题，通过制备氧化锆隔热底层加易磨耗封严涂层伎俩，有效提高了钛合金的阻燃机能 。。。 其中， ＥＪ200 防钛火涂层如图 2 所示 。。。

图2。。。牛200防“钛火”阻燃涂层

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阻燃涂层是选取先进的喷涂工艺在钛合金零部件理论，涂覆一层难以点火的资料，预防转、静子钛合金零件直接碰磨，削减碰磨热量堆集和传导，可能起到延缓和阻止点火的作用。。。国内有关单元发展了蕴含防钛火涂层的筛选、涂层制备工艺技术、分歧涂层的防钛火个性钻研，用于钛合金点火防护涂层激光筛选试验的涂层种类及成分如表1所示。。。

经过有关领域学者多年的钻研，已钻研出拥有防钛火职能的 ＮｉＣｒＡｌ＋ＺｒＯ 2 ＋ＮｉＣｒＡｌ／ Ｂｅ复合涂层。。。在激光点燃试验中， ＮｉＣｒＡｌ＋ＺｒＯ2 ＋ＮｉＣｒＡｌ ／ Ｂｅ复合涂层的抗点火机能比其他涂层系列好，未发现涂层中的金属元素向基体扩散，同时也未出现基体中的 Ｔｉ元素向涂层扩散。。。其中， Ｎｉ－ＣｒＡｌ＋ＺｒＯ 2 ＋ＮｉＣｒＡｌ ／ Ｂｅ复合涂层经激光点燃后的涂层理论特点如图3所示。。。

图 3　 激光点燃试验后的涂层理论特点

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2.3　 防钛火结构设计分析

为了有效遏制“钛火”：：，除钻研不燃合金外，发起机结构设计拥有较大优化潜力 。。。 目前，国内外在防钛火结构设计时，为预防钛合金部件之间的直接摩擦，降低钛着火的概率，采取了不成对使用钛合金的设计准则，预防钛合金部件间的摩擦。。。并且，尽量削减邻近区域着火，将钛火限度在外涵内。。。据对现役的英军、美军、民用发起机用材的 统 计，如 CF6 － 80Ｃ2 ， CFＭ56 ， Ｆ404 ， ＲＢ211 －535Ｅ4 ／ － 524Ｄ4 ， ＰＷ4000 等发起机，其高压压气机、转子叶片只有工作温度允许，都选取钛合金，但静子叶片均选取合金钢或镍基合金，机匣大无数选取合金钢。。。前苏联凭据多年对钛合金使用的经验与对钛着火景象的钻研，在统一的民航适航性尺度中对钛合金零件的使用温度进行限度。。。他们这样做的主张都是降低钛磨擦的可能从而降低钛着火的概率。。。

3、钛火防治技术将来的钻研重点

航空发起机钛火防治技术的钻研是研制高推质比发起机的关键。。。通过多年钻研堆集，我国已在防钛火技术方面获得突破性的进取，为航空发起机的发展作出了巨大贡献。。。但与蓬勃国度相比，国内的防钛火技术水平仍存在较大差距。。。重要是阻燃钛合金各元素对点火行为的影响、钛合金点火个性的表征及评价系统、阻燃机能评价步骤、钛合金点火火焰及点火产品在发起机工况下的传布行为、阻燃钛合金相配套的防钛火涂层工程化利用等领域基础钻研幽微，将成为制约新一代航空发起机研制的碉堡 。。。 故在将来钻研中，应基于钛合金 点火前提、传布模式、防护道理等理论和步骤，进行服役环境下钛火的防治技术钻研，揭示阻燃钛合金各元素对点火行为的作用机制，成立钛合金钛合金启燃与环境（温度、压力、流速）的关系，从底子上解决了阻燃钛合金工程化问题上存在的风险 。。。 最终形成创新的拥有自主知识产权的低成本、高靠得住的新型钛火防治技术系统，以满足我国将来航空发起机高效、减轻质量、延寿和高靠得住性的需要。。。

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ＳＵＮ。。。龋酰纾酰 ， ＨＵＯ。。。祝酰辏酰睿粒睿簦 － ｃｏｍｂｕｓTiOｎ。。。簦澹悖瑁睿铮欤铮纾椋澹螅妫铮颉。。。簦椋簦幔睿椋酰怼。。。幔欤欤铮蟆。。。穑幔颍簦蟆。。。椋睢。。。幔澹颍铮澹睿纾椋睿 [Ｊ] ．ＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ　 Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ， 2003 （1 ）：： 46 － 48． （ ｉｎ。。。茫瑁椋睿澹螅 ）

[26] 　 黄旭 ． 钛合金阻燃机理钻研[Ｄ] ． 西安：：西北工业大学，　　　1998．

ＨＵＡＮＧ。。。兀酰拢酰颍睿椋睿 － ｒｅｓｉｓｔａｎｔ。。。簦澹悖瑁睿铮欤铮纾 ｏｆ。。。簦椋簦幔睿椋酰怼。。。幔 －ｌｏｙ [Ｄ] ．Ｘｉａｎ ：： Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎ。。。校铮欤簦澹悖瑁睿椋悖幔臁。。。眨睿椋觯澹颍螅椋簦，1998． （ ｉｎ。。。茫瑁椋睿澹螅 ）

[27] 　 骆更新，陈珠琳．航空发起机钛合金点火问题及涂层防护技术[Ｊ] ． 航空制作工程，1994 （ 2 ）：： 20 － 21．

ＬＵＯ。。。牵澹睿纾椋 ， ＣＨＥＮ。。。冢瑁酰欤椋睿裕椋簦幔睿椋酰怼。。。幔欤欤铮 ｂｕｒｎｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍｓ。。。幔睿洹。。。悖铮幔簦椋睿纭。。。穑颍铮簦澹鉚iOｎ。。。簦澹悖瑁睿铮欤铮纾 ｉｎ。。。幔澹颍铮澹睿纾椋睿錥Ｊ] ．Ａｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌ。。。停幔睿酰妫幔悖簦酰颍椋睿纭 Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ， 1994 （ 2 ）：： 20 －21． （ ｉｎ。。。茫瑁椋睿澹螅 ）

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