Perché le leghe di titanio sono necessarie per i materiali aerospaziali?

Il titanio e l'aviazione hanno una relazione indissolubile. 1953, nella produzione di Douglas degli Stati Uniti di baccelli e firewall per motori a macchina DC-T per la prima volta sull'uso del titanio, aprendo così la storia delle applicazioni aeronautiche in titanio. Da allora, il titanio è stato usato in aviazione per oltre mezzo secolo. Il titanio può essere ampiamente utilizzato nell'aviazione perché ha molte proprietà preziose adatte alle applicazioni aeronautiche. Oggi parleremo del motivo per cui i materiali aeronautici devono usare la lega di titanio.

Innanzitutto, l'introduzione del titanio

Nel 1948, il DuPont degli Stati Uniti solo con il metodo di magnesio tonnellate di produzione di Sponge in titanio - questo segna l'inizio della produzione industriale di Titanio Sponge That Titanium. La lega di titanio è ampiamente utilizzata in vari campi a causa della sua alta resistenza, buona resistenza alla corrosione, resistenza al calore e altre caratteristiche.

Il titanio è abbondante nella crosta terrestre, classificata nona in contenuto, molto più alto di rame, zinco, stagno e altri metalli comuni. Il titanio si trova ampiamente in molte rocce, specialmente in sabbia e argilla.

In secondo luogo, le caratteristiche del titanio

Alta resistenza: 1,3 volte quella della lega di alluminio, 1,6 volte quella della lega di magnesio, 3,5 volte quella dell'acciaio inossidabile, il campione dei materiali metallici.

Elevato resistenza termica: l'uso della temperatura è di diverse centinaia di gradi superiore alla lega di alluminio, può avere una temperatura da 450 a 500 ℃ per il lavoro a lungo termine.

Buona resistenza alla corrosione: acido, alcali e resistenza alla corrosione atmosferica, in particolare una forte resistenza alla corrosione e alla corrosione da stress.

Buone prestazioni a bassa temperatura: la lega di titanio TA7 con elementi interstiziali molto bassi possono mantenere un certo grado di plasticità a -253 ℃.

Alta attività chimica: alta attività chimica ad alte temperature, reagisce facilmente chimicamente con idrogeno, ossigeno e altre impurità gassose nell'aria per generare uno strato indurito.

Piccola conduttività termica, piccolo modulo di elasticità: la conducibilità termica è di circa 1/4 di nichel, 1/5 di ferro, 1/14 di alluminio e varie leghe di titanio hanno una conduttività termica inferiore a quella del titanio. Il modulo di elasticità della lega di titanio è di circa 1/2 di acciaio.

Terzo, la classificazione e l'uso della lega di titanio

Le leghe di titanio possono essere divise in: leghe resistenti al calore, leghe ad alta resistenza, leghe resistenti alla corrosione (titanio-molibdeno, leghe in titanio-palladio, ecc.) Materiali di conservazione dell'idrogeno e titanio - leghe di memoria di nichel) e così via.

Sebbene il titanio e le sue leghe non siano stati usati per molto tempo, hanno ricevuto diversi titoli onorevoli a causa della loro eccezionale performance. Il primo è "Space Metal". Il suo peso leggero, l'alta resistenza e la resistenza ad alta temperatura lo rendono particolarmente adatto per la produzione di aeroplani e vari veicoli spaziali. Al momento, circa i tre quarti delle leghe di titanio e titanio prodotte nel mondo sono utilizzate nel settore aerospaziale. Molte delle parti originali in lega di alluminio sono state cambiate in lega di titanio.

In quarto luogo, l'applicazione aeronautica della lega di titanio

La lega di titanio viene utilizzata principalmente per i materiali di produzione di aeromobili e motori, come forgiare ventole di titanio, disco d'aria pressurizzato e lama, copertura del motore, dispositivo di scarico e altre parti, nonché per le grandi raggi dell'aeromobile e altre parti del telaio strutturale. I veicoli spaziali usano principalmente leghe di titanio ad alta resistenza, resistenza alla corrosione e resistenza a bassa temperatura per produrre una varietà di vasi a pressione, serbatoi di conservazione del carburante, fissaggio, cinturini per strumenti, telai e gusci di razzo. I satelliti della terra artificiale, il modulo lunare, il veicolo spaziale con equipaggio e le navette spaziali usano anche saldature in lega di titanio.

Nel 1950, gli Stati Uniti per la prima volta nel bombardiere F-84 utilizzato come scudo di calore della fusoliera posteriore, scudo del vento, cappuccio di coda e altri componenti non carichi. Gli anni '60 l'inizio dell'uso di leghe di titanio dalla fusoliera posteriore alla fusoliera centrale, parzialmente anziché in telai distanziali di produzione di acciaio strutturale, travi, alette e altri importanti componenti portanti. Gli anni '70, l'aereo civile iniziò a utilizzare leghe di titanio in grandi quantità, come la quantità di titanio nell'aereo Boeing 747 ammontava a 3640 kg o più, pari al 28% del peso dell'aeromobile. Più di 3.640 chilogrammi di titanio vengono utilizzati in Boeing 747, pari al 28% del peso dell'aeromobile. Con lo sviluppo della tecnologia di elaborazione, in razzi, satelliti e veicoli spaziali, utilizzava anche molta lega di titanio.

Più è avanzato l'aereo, più titanio viene utilizzato. Fighter US F-14A con titanio aerospaziale, che rappresenta circa il 25% del peso della macchina; Combattente F-15A per il 25,8%; I combattenti di quarta generazione degli Stati Uniti con quantità di titanio del 41% del suo motore F119 con il 39% della quantità di titanio, è la più alta quantità di titanio con l'attuale aereo.

Quinto, la lega di titanio nell'aviazione è un gran numero di motivi per l'applicazione

La più alta velocità della moderna navigazione aeronautica ha raggiunto la velocità del suono più di 2,7 volte. Un volo supersonico così veloce, renderà l'aereo e l'attrito dell'aria e produrrà molto calore. Quando la velocità di volo raggiunge 2,2 volte la velocità del suono, la lega di alluminio non può resistere. Una lega di titanio resistente al calore deve essere utilizzata.

Quando il rapporto di spinta a peso aero-motore da 4 a 6 è aumentato a 8 a 10, la temperatura di uscita del gas pressurizzata è aumentata di conseguenza da 200 a 300 ℃ a 500 a 600 ℃, i dischi di gas pressurizzato a bassa pressione originali e le pale realizzate di alluminio deve essere cambiato in lega di titanio.

Negli ultimi anni, gli scienziati sull'esecuzione del lavoro di ricerca in lega di titanio e fanno costantemente nuovi progressi. Il titanio originale, l'alluminio, il vanadio composto da lega di titanio, la temperatura operativa massima di 550 ℃ ~ 600 ℃ e la nuova lega di alluminio in titanio (TIAL), la temperatura di funzionamento massima è aumentata a 1040 ℃.

La lega di titanio, la barra di titanio speciale, la foglio di titanio e la forgiatura del titanio invece di acciaio inossidabile per produrre disco e lama del compressore ad alta pressione, possono ridurre il peso della struttura. Gli aeromobili possono risparmiare il 4% del carburante per ogni riduzione del peso del 10%. Per i razzi, ogni 1 kg di riduzione del peso può aumentare l'intervallo di 15 km.

Sei, analisi delle caratteristiche di lavorazione in lega di titanio

Prima di tutto, la bassa conducibilità termica della lega di titanio, solo 1/4 di acciaio, alluminio 1/13, rame 1/25, a causa della lenta dissipazione del calore nella zona di taglio, non favorevole all'equilibrio termico, nel processo di taglio , la dissipazione del calore e l'effetto di raffreddamento sono molto scarsi, facili da formare una temperatura elevata nella zona di taglio, la deformazione delle parti dopo il rimbalzo della lavorazione, con conseguente aumento della coppia sullo strumento di taglio, il bordo del bordo dell'usura veloce e Durabilità ridotta.

In secondo luogo, la bassa conduttività termica della lega di titanio, in modo che il calore di taglio accumulato nel coltello da taglio vicino alla piccola area non sia facile da diffondere, l'attrito della faccia anteriore aumenta, non facile da fare, tagliare il calore non è facile Distribuire, accelerare l'usura degli strumenti. Infine, l'attività chimica in lega di titanio è elevata, l'elaborazione ad alte temperature è facile da reagire con il materiale per utensili da taglio, la formazione di dissoluzione, la diffusione, con conseguente coltello appiccicoso, coltello da combustione, coltello rotto e altri fenomeni.