科创中国

"一、项目意义：

新型高马赫数飞行器为提高飞行速度和机动性能，需采用高温强度高、铸造成形性好的轻质结构材料，高温钛合金密度仅为高温合金一半，具有优良的高温力学性能，且是最为理想的选择。然而，采用常规高温钛合金进行精密铸造试验存在成形质量差、强度低、塑性差、补焊易开裂等诸多问题，因此，需开展面向精密铸造应用的高温钛合金成分优化设计研究，以满足在研高马赫数飞行器研制需求。

二、技术优势：

通过Zr、Mo、Nb、W等不同种类合金元素之间的合理匹配控制硅化物弥散析出，有效缓解在缓冷条件下容易形成硬脆相聚集长大进而诱发变形开裂的问题，使铸造态的高温钛合金在最高750℃具有不低于420MPa的抗拉强度和330MPa的屈服强度；同时限制Al、Sn等元素含量，在提高高温强度的同时避免流动性降低、塑性储备不足、热裂倾向增大等问题，经过工艺验证可实现1.5m以上、薄壁厚度低于3mm的复杂结构件熔模精密铸造成形，配合适当的热等静压工艺可将冶金缺陷控制在很低的水平，满足零件服役要求。

三、应用前景

本成果可用于航天及空天新型高马赫数飞行器中服役温度可达750℃的结构件，实现结构减重和性能提升；采用熔模精密铸造成形技术可实现短周期、低成本、高可靠性生产，为新型国防装备发展提供保障。

四、社会与经济效益

本成果主要面向航天及空天领域，将推动我国新型装备的性能提升，保障国防安全。

五、转化需求

（1）本成果通过前期技术探索，验证其可行性，已完成了某型零件的试制工作，目前同类型飞行器对此类合金的需求不断增多，成果转化需要政府给予一定的政策和资金扶持。（2）本技术成果仍缺乏系统性、深入的机理研究，需要针对更多温度和强度匹配需求开展合金元素作用机理研究，不断完善铸造用高温高强钛合金成分设计理论，满足更多型号需求。"