Warum sind Titanlegierungen für Luft- und Raumfahrtmaterialien notwendig?

Titan und Luftfahrt haben eine unlösbare Beziehung. 1953, in den Vereinigten Staaten Douglas-Produktion von DC-T-Maschinenmotor-Pods und Firewalls zum ersten Mal über die Verwendung von Titan, wodurch die Geschichte der Titan-Luftfahrtanwendungen eröffnet wird. Seitdem wird Titan seit mehr als einem halben Jahrhundert in der Luftfahrt verwendet. Titan kann in der Luftfahrt häufig eingesetzt werden, da es viele wertvolle Eigenschaften aufweist, die für Flugzeuganwendungen geeignet sind. Heute werden wir darüber sprechen, warum Luftfahrtmaterialien Titanlegierung verwenden müssen.

Erstens die Einführung von Titanien

Im Jahr 1948 markiert das Dupont der Vereinigten Staaten nur mit der Magnesium -Methode der Produktion von Titanschwamm - dies ist der Beginn der industriellen Produktion von Titanschwamm, das Titanium. Die Titanlegierung wird in verschiedenen Bereichen aufgrund ihrer hohen Festigkeit, einer guten Korrosionsbeständigkeit, der Wärmebeständigkeit und anderer Eigenschaften häufig eingesetzt.

Titan ist in der Erdkruste reichlich vorhanden und rangiert den neunten Inhalt, viel höher als Kupfer, Zink, Zinn und andere gemeinsame Metalle. Titan ist in vielen Felsen weit verbreitet, insbesondere in Sand und Ton.

Zweitens die Eigenschaften von Titan

Hochfestige: 1,3 -fache der von Aluminiumlegierung, 1,6 -mal die von Magnesiumlegierung, 3,5 -fach des Edelstahls, dem Verfechter von Metallmaterialien.

Hohe thermische Festigkeit: Die Verwendung der Temperatur ist mehr als Aluminiumlegierung, kann für langfristige Arbeit in der Temperatur von 450 bis 500 ° C liegen.

Gute Korrosionsresistenz: Säure-, Alkali- und Atmosphärenkorrosionsbeständigkeit, insbesondere starke Resistenz gegen Lochfraß und Stresskorrosion.

Gute Leistung mit niedriger Temperatur: Titanlegierung TA7 mit sehr niedrigen interstitiellen Elementen kann einen gewissen Grad an Plastizität bei -253 ℃ aufrechterhalten.

Hohe chemische Aktivität: Hohe chemische Aktivität bei hohen Temperaturen, reagiert leicht chemisch mit Wasserstoff, Sauerstoff und anderen gasförmigen Verunreinigungen in der Luft, um eine gehärtete Schicht zu erzeugen.

Kleine thermische Leitfähigkeit, kleiner Elastizitätsmodul: Die thermische Leitfähigkeit beträgt etwa 1/4 Nickel, 1/5 Eisen, 1/14 Aluminium, und verschiedene Titanlegierungen haben eine thermische Leitfähigkeit von etwa 50% niedriger als die von Titan. Der Elastizitätsmodul der Titanlegierung beträgt etwa 1/2 Stahl.

Drittens die Klassifizierung und Verwendung der Titanlegierung

Titanlegierungen können unterteilt werden in: hitzebeständige Legierungen, hochfeste Legierungen, korrosionsresistente Legierungen (Titan-Molybdän, Titan-Palladiumlegierungen usw.), niedrige Temperaturlegierungen sowie Sonderfunktionslegierungen (Titanium-Eisen-Eisen-Eisen Wasserstoffspeichermaterialien und Titan - Nickel -Speicherlegierungen) und so weiter.

Obwohl Titan und seine Legierungen seit langem nicht mehr genutzt wurden, haben sie aufgrund ihrer herausragenden Leistung mehrere ehrenwerte Titel erhalten. Der erste ist "Space Metal". Sein leichtes Gewicht, hohe Festigkeit und Hochtemperaturwiderstand machen es besonders für die Herstellung von Flugzeugen und verschiedenen Raumfahrzeugen geeignet. Gegenwärtig werden in der Luft- und Raumfahrtindustrie etwa drei Viertel der in der Welt produzierten Titan- und Titanlegierungen verwendet. Viele der ursprünglichen Teile von Aluminiumlegierungen wurden in Titanlegierung geändert.

Viertens die Luftfahrtanwendung der Titanlegierung

Die Titanlegierung wird hauptsächlich für Flugzeuge und Motorherstellungsmaterialien verwendet, wie z. B. Titanlüfter, Druckluftscheibe und Klinge, Motorabdeckung, Abgasvorrichtung und andere Teile sowie der Rahmen des Flugzeugs des Flugzeugs und andere Strukturrahmenteile. Raumfahrzeuge verwenden hauptsächlich Titanlegierungen mit hoher Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und niedriger Temperaturbeständigkeit, um eine Vielzahl von Druckgefäßen, Kraftstofflagertanks, Befestigungselementen, Instrumentengurten, Rahmen und Raketenhülsen herzustellen. Künstliche Erdensatelliten, Mondmodul, bemannte Raumschiffe und Space -Shuttles verwenden auch Titanlegierschweißigschweißungen.

Im Jahr 1950, die die Vereinigten Staaten zum ersten Mal im F-84-Kampffomber als hinteres Rumpfhitzeschild, Windschutzschild, Heckhaube und andere nicht ladenden Komponenten verwendet wurden. 60er Jahre der Beginn der Verwendung von Titanlegierungen vom hinteren Rumpf bis zum Mittelrumpf, teilweise anstelle von Stahlstahl-Abstandsabstandsrahmen, Strahlen, Klappen und anderen wichtigen tragenden Komponenten. Die 70er Jahre verwendeten das zivile Flugzeug Titanlegierungen in großen Mengen, wie z. Mehr als 3.640 Kilogramm Titan werden in Boeing 747 verwendet, was 28% des Gewichts des Flugzeugs ausmacht. Mit der Entwicklung der Verarbeitungstechnologie verwendete Raketen, Satelliten und Raumschiffe auch eine Menge Titanlegierung.

Je fortschrittlicher das Flugzeug ist, desto mehr Titan wird verwendet. US-amerikanischer F-14A-Kämpfer mit dem Luft- und Raumfahrt-Titan, der etwa 25% des Gewichts der Maschine ausmacht; F-15A Kämpfer für 25,8%; US-amerikanische Kämpfer der vierten Generation mit Titanbetrag von 41% seines F119-Motors mit 39% der Titanmenge sind die höchste Menge an Titan mit dem aktuellen Flugzeug.

Fünftens ist die Titan -Legierung in der Luftfahrt eine große Anzahl von Gründen für die Anwendung

Die höchste Geschwindigkeit der modernen Flugzeugnavigation hat die Schallgeschwindigkeit mehr als das 2,7 -fache erreicht. Der schnelle Überschallflug macht das Flugzeug und die Luftreibung und erzeugt viel Wärme. Wenn die Fluggeschwindigkeit das 2,2 -fache der Schallgeschwindigkeit erreicht, kann die Aluminiumlegierung nicht standhalten. Eine hitzebeständige Titanlegierung muss verwendet werden.

Als das Verhältnis von Aero-Engine-Schub-Gewicht von 4 auf 6 auf 8 auf 10 erhöhte, stieg die unter Druck stehende Gasauslasstemperatur entsprechend von 200 auf 300 ℃ auf 500 bis 600 ° von Aluminium muss in Titanlegierung geändert werden.

In den letzten Jahren haben Wissenschaftler über die Ausführung der Forschungsarbeiten von Titanlegierungen und ständig neue Fortschritte erzielt. Das ursprüngliche Titan, Aluminium, Vanadium, bestehend aus Titanlegierung, der maximalen Betriebstemperatur von 550 ° C ~ 600 ° und die neu entwickelte Titanaluminium (tiale) Legierung, die maximale Betriebstemperatur ist auf 1040 ° C gestiegen.

Titanlegierung, besondere Titan-Bar, Titanblatt und Titan-Schmieden anstelle von Edelstahl zur Herstellung von Hochdruck-Kompressorscheiben und -klingen können das Gewicht der Struktur verringern. Flugzeuge können 4% Kraftstoff pro 10% Gewichtsreduzierung einsparen. Bei Raketen kann jeder 1 kg Gewichtsreduzierung den Bereich um 15 km erhöhen.

Sechs, Analyse der Bearbeitungsmerkmale der Titan -Legierungsbearbeitungsmerkmale

Erstens die niedrige thermische Leitfähigkeit der Titanlegierung, nur 1/4 Stahl, Aluminium 1/13, Kupfer 1/25, aufgrund der langsamen Wärmeableitung in der Schneidzone, die dem thermischen Gleichgewicht nicht förderlich ist, im Schneidvorgang nicht förderlich , Die Wärmeableitungs- und Kühlungseffekt ist sehr schlecht, leicht zu einer hohen Temperatur in der Schneidzone zu bilden, die Verformung der Teile nach dem Abpraller, was zu einem erhöhten Drehmoment des Schneidwerkzeugs, dem Rand des Randes des schnellen Verschleißes führt Reduzierte Haltbarkeit.

Zweiten verbreiten, Werkzeugkleidung beschleunigen. Schließlich ist die chemische Aktivität der Titanlegierung hoch. Die Verarbeitung bei hohen Temperaturen ist leicht mit dem Schneidwerkzeugmaterial, der Bildung der Auflösung, der Diffusion, der zu klebrigem Messer, Verbrennungsmesser, gebrochenem Messer und anderen Phänomenen führt.