1、中华人民共和国航空行业标准FL 0102 HB/Z 353 - 2002 航空发动机材料选用原则、程序与要求2002-11一20发布Principles, procedures and requirements for aero-engines material selection 国防科学技术工业委员会发布2003一02-01实施HB/Z 353-2002 前言本指导性技术文件的附录A是资料性附录。本指导性技术文件由中国航空工业第一集团公司提出。本指导性技术文件由中国航空综合技术研究所归口。本指导性技术文件起草单位:北京航空材料研究院、606所624所、608所、011二所。本指导性技术文件
2、主要起草人:王乐安、韩希鹏、李晓欣、王旭东、蒋俊杰、杨升。I HB/Z 353 - 2002 航空发动机材料选用原则、程序与要求1 范围本指导性技术文件规定了航空发动机金属材料选用的原则、程序与要求o本指导性技术文件适用于预研、在研、在产、仿制、改进改型航空发动机金属材料的选用和替代，也适用于旋翼传动装置等材料的选用和替代。非金属材料的选用可参照执行。2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本指导性技术文件的引用而成为本指导性技术文件的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本指导性技术文件，然而，鼓励根据本指导性技术文件达成协议的各方研究是否可使用这
3、些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本指导性技术文件。GJB 190 特性分类HB/Z 354 航空发动机材料研制原则、程序与要求3 术语和定义GJB 190确立的以及下列术语和定义适用于本指导性技术文件。3.1 材料替代malerial subslilulion 采用其他牌号、标准、状态或规格的性能相近材料替代已定型发动机或寻|迸发动机的原用材料牌号、标准、状态或规格。4 材料选用和替代原则4.1 材料选用原则发动机材料的选用一般应遵循以下原则:a) 适用性:材料在不同温度下的力学、物理和化学性能、环境适应性等综合性能应满足零件的结构、强度、功能、可靠性和耐久性设计要求
4、;b) 工艺性:在材料性能满足零件设计要求的条件下，其加工工艺性应满足零件成形和加工制造技术要求;c) 通用性3选材应考虑通用化、系列化，尽量减少材料牌号;d) 可维修性:所选材料尽量满足发动机的可维修性要求;e) 成熟性:优先选用有使用经验，已经定型，并已纳入国家标准、国家军用标准和行业标准的成熟材料;f) 经济性2在满足零件设计要求和不降低可靠性与耐久性的前提下，优先选用综合成本低的材料;g) 先进性:为满足发动机设计要求，鼓励选用符合上述原则的先进材料;h) 国产料:航空发动机材料应立足国内，鼓励采用国产材料替代进口材料。4.2 材料替代原则对引迸发动机或己定型发动机的原用材料进行替代时
5、，应在符合4.1所列原则的前提下，替代材料的主要性能指标和冶金质量应优于戎相当于被替代材料的相应指标，鼓励用国产材料替代进口材料，并1 HB/Z 353 - 2002 按相关规定进行专家评审或验证一考核。5 选材程序5.1 材料选用程序发动机材料的选用般应遵循如下基本程序:a) 提出零件选材要求;b) 提出可供零件选用的材料牌号、标准、性能数据和工艺性能;c) 拟定零件选材初步方案;d) 分析与审核零件选材初步方案，e) 确定发动机各部件和整机选材方案;f) 提出攻关课题及处理发动机选材遗留问题;g) 审批选材方案及攻关课题。5.2 材料替代程序发动机材料的替代程序除参照5.1的要求执行外，还
6、应提出替代材料与被替代材料的对比分析报告，必要时还应进行验证考核。6 选材要求6.1 提出零件选材要求6. 1. 1 根据发动机的性能要求和零、部件工作条件，提出设计对材料的要求。6.1.2 根据零件的结构特点、受力状况、工作环境、GJB190定义的关键和重要特性及制造工艺，可从附录A所列各项要求中提出需要的性能和技术指标，也可另外补充其它性能项目。6.2 提出可供零件选用的材料牌号、标准、性能数据及工艺性能6.2.1 分析样机或参照发动机的用材。6.2.2 提出可供选用的材料牌号、标准、性能数据和工艺性能。6.3 拟定零件选材初步方案在设计、材料、工艺与器材供应等有关专业技术人员共同分析现有
7、材料牌号及其性能数据基础上，由设计单位拟定选用材料牌号和技术标准初步方案。6.4 分析与审核零件选材初步方案6.4.1 分析与审核人员组成由主管设计的技术负责人组织设计、强度、材料、工艺与器材供应等专业技术人员对每个零件选材初步方案进行分析、审核。6.4.2 分析、审核要点分析、审核要点包括:a) 材料的力学、物理和化学性能是否满足零件设计和使用要求;b) 材料的工艺性能是否满足零件制造可行性要求;c) 材料的可供应性和经济性;d) 各相关零件材料间的相容性、材料与工艺的相容性和工艺与工艺的相容性等ie) 选材技术风险性。6.4.3 确定选材方案每个零件的选材方案包括:材料牌号、材料标准、材料
8、制造工艺、品种、规格、供应状态和零件对材料的特殊要求等。6.4.4 选材方案的批准零件的选材方案由总设计师批准。2 HB/Z 353 - 2002 6.5确定发动机备部件和整机选材方案由总设计师组织设计、强度、材料、工艺和器材供应等方面的专业技术人员按发动机设计性能、可靠性、工艺性、维修性和经济性等要求，对各部件选材方案进行协调和综合评审，确定整机选材方案。6.6 提出攻关课题及处理发动机选材遗留问题6.6.1 当选定的某些材料缺少设计、制造和使用所需要的性能时，应由总设计师统一向上级主管部门提出需要补做性能的材料及其项目清单。6.6.2 需要攻关的材料应用课题由总设计师统一向上级主管部门提出
9、立项项目清单。6.7 审批选材方案及攻关课题6.7.1 发动机选材方案由总设计师审核批准。6.7.2需要立项研制、仿制和改进改型的材料，由总设计师审核批准，提出研制任务书，并按照fffi/z354的规定执行。3 HBIZ 353-2002 附录A资料性附录)发动机对材料性能要求的项目A.l 材料物理性能发动机对材料物理性能要求的项目如下za) 熔点(含初熔温度); b) 相变点;c) 热导率，d) 比热容C;e) 膨胀系数;f) 密度dg) 电导率问h) 内阻尼8。A.2 材料化学性能发动机对材料化学性能要求的项目如下-a) 抗高温氧化和热腐蚀性能;b) 抗大气、盐雾、海水等环境介质的腐蚀性能
10、(点腐蚀、应力腐蚀、品间腐蚀和均匀腐蚀)。A.3 材料弹性性能发动机对材料弹性性能要求的项目如下:a) 弹性模最E;b) 动态弹性模量En;c) 压缩弹性模量Ec;d) 切变模量G;e) 泊松比。A.4 材料为学性能A.4.1 短时力学性能发动机对材料短时力学性能要求的项目如下:a) 拉申性能:室温和高温下的抗拉强度町，屈服强度11，规定非比例伸长应力句01、句1，11川，断后申长率a，断面收缩率;，应力-应变(-)曲线;b) 缺口拉伸性能:缺口抗拉强度Mc) 压缩性能g抗压强度。u规定非比例压缩应力6同2，d) 扭转性能:抗扭强度飞，扭转屈服强度TO.3; e) 硬度(布民硬度、洛氏硬度、维
11、氏硬度); f) 冲击韧度akOA.4.2 持久和蠕变性能发动机对材料持久和蠕变性能要求的项目如下:4 HBIL 353卢2002a) 持久强度61，缺口持久强度L，持久应力-寿命曲线，热强参数综合曲线;b) 蠕变强度，蠕变应力一寿命曲线。A.4.3 商周疲劳性能发动机对材料高周疲劳性能要求的项目如下:a) 疲劳强度;b) 应力一寿命(5-N)曲线;c) 等寿命曲线图;d) P - S -N曲线。A.4.4低周疲劳(应变疲劳)性能发动机对材料低周疲劳(应变疲劳)性能要求的项目如下:a) 循环应力一应变(一)1曲线;b) 应变-寿命(-N)曲线。A.4.5 断裂性能发动机对材料断裂性能要求的项目
12、如下:a) 平面应变断裂韧度K1C或J积分的临界值JICb) 应力腐蚀开裂界限应力强度因子KI旺。A.4.6 裂纹扩展性能发动机对材料裂纹扩展性能要求的项目为:疲劳裂纹扩展速率也IdN0 A.5 材料工艺性能A.5.1 成形性能发动机对材料成形性能要求的项目如下:a) 铸造性:流动性，收缩性(线收缩率和体收缩率)，热裂倾向性;b) 锻造性:塑性图，再结晶图，超塑性等;C) 冲压成形性:极限拉深(拉延)系数m，极限翻边系数，因弹角，最小相对弯曲半径，加工硬化指数n，板材厚向异性指数R等。A.5.2 焊接性能发动机对材料焊接性能要求的项目如下:裂纹倾向性，焊接工艺的适应性，焊接缺陷的敏感性，焊接接头的强度系数等。A.5.3 零件热处理工艺性能发动机零件热处理工艺性能要求的项目如下:猝透性，猝硬性，回火稳定性，氧化脱碳倾向，表面渗层性能，过热敏感性，变形和开裂倾向等。A.5.4 表面处理工艺性能发动机对材料表面处理工艺性能要求的项目如下:可镀性，氢脆敏感性，液态金属致脆性等。A.5.5 切削及磨削性能发动机对材料切削及磨削性能要求的项目如下:切削用量，变形速度，切削力，磨削裂纹倾向性。5
