Per què són necessaris els aliatges de titani per als materials aeroespacials?

El titani i l'aviació tenen una relació inquebrantable. 1953, l'ús de titani en les càpsules del motor i els tallafocs de l'avió DC-T produït per la companyia nord-americana Douglas, obrint així la història de les aplicacions aeroespacials del titani. Des de llavors, el titani s'ha utilitzat en l'aviació durant més de mig segle. El titani es pot utilitzar àmpliament en l'aviació perquè té moltes propietats valuoses adequades per a aplicacions aeronàutiques. Avui parlarem de per què els materials d'aviació han d'utilitzar aliatge de titani.

En primer lloc, la introducció del titani

El 1948, els Estats Units DuPont només amb el mètode de magnesi tones de producció d'esponja de titani - això marca l'inici de la producció industrial d'esponja de titani que titani. L'aliatge de titani s'utilitza àmpliament en diversos camps a causa de la seva alta resistència, bona resistència a la corrosió, resistència a la calor i altres característiques.

El titani és abundant a l'escorça terrestre i ocupa el novè lloc en contingut, molt superior al coure, zinc, estany i altres metalls comuns. El titani es troba àmpliament en moltes roques, especialment a la sorra i l'argila.

En segon lloc, les característiques del titani

Alta resistència: 1,3 vegades la de l'aliatge d'alumini, 1,6 vegades la de l'aliatge de magnesi, 3,5 vegades la de l'acer inoxidable, materials metàl·lics.

Alta resistència tèrmica: l'ús de la temperatura és de diversos centenars de graus superior a l'aliatge d'alumini, pot estar a una temperatura de 450 ~ 500 graus de treball a llarg termini.

Bona resistència a la corrosió: resistència a la corrosió àcida, àlcali i atmosfèrica, especialment forta resistència a la corrosió per picadura i tensió.

Bon rendiment a baixa temperatura: l'aliatge de titani TA7 amb elements intersticials molt baixos pot mantenir un cert grau de plasticitat a -253 graus.

Alta activitat química: alta activitat química a altes temperatures, reacciona fàcilment químicament amb hidrogen, oxigen i altres impureses gasoses de l'aire per generar una capa endurida.

Petita conductivitat tèrmica, petit mòdul d'elasticitat: la conductivitat tèrmica és d'aproximadament 1/4 de níquel, 1/5 de ferro, 1/14 d'alumini i diversos aliatges de titani tenen una conductivitat tèrmica d'aproximadament un 50% inferior a la del titani. El mòdul d'elasticitat de l'aliatge de titani és d'aproximadament 1/2 d'acer.

En tercer lloc, la classificació i l'ús de l'aliatge de titani

Els aliatges de titani es poden dividir en: aliatges resistents a la calor, aliatges d'alta resistència, aliatges resistents a la corrosió (titani - molibdè, titani - pal·ladi, etc.), aliatges de baixa temperatura, així com aliatges funcionals especials (titani - ferro). materials d'emmagatzematge d'hidrogen i aliatges de memòria titani - níquel) i així successivament.

Tot i que el titani i els seus aliatges no s'utilitzen des de fa molt de temps, han estat guardonats amb diversos títols honorífics pel seu rendiment excepcional. El primer és "metall espacial". El seu pes lleuger, alta resistència i resistència a les altes temperatures el fan especialment adequat per a la fabricació d'avions i diverses naus espacials. Actualment, aproximadament tres quartes parts dels aliatges de titani i titani produïts al món s'utilitzen a la indústria aeroespacial. Moltes de les peces originals d'aliatge d'alumini s'han canviat a aliatge de titani.

En quart lloc, l'aplicació d'aviació d'aliatge de titani

L'aliatge de titani s'utilitza principalment per a materials de fabricació d'avions i motors, com ara el ventilador de titani de forja, el disc i la fulla d'aire a pressió, la coberta del motor, el dispositiu d'escapament i altres peces, així com el marc de grans bigues de l'avió i altres peces del marc estructural. Les naus espacials utilitzen principalment aliatges de titani d'alta resistència, resistència a la corrosió i resistència a baixa temperatura per fabricar una varietat de recipients a pressió, dipòsits d'emmagatzematge de combustible, elements de fixació, corretges d'instruments, marcs i petxines de coets. Els satèl·lits de la Terra artificial, el mòdul lunar, les naus espacials tripulades i els transbordadors espacials també utilitzen soldadures de plaques d'aliatge de titani.

L'any 1950, els Estats Units en el caça-bombarder F-84 va utilitzar com a protector tèrmic del fuselatge posterior, paravent, capó de cua i altres components que no suporten càrrega. Als anys 60, l'inici de l'ús d'aliatges de titani des del fuselatge posterior fins al fuselatge mitjà, parcialment en lloc de marcs separadors de fabricació d'acer estructural, bigues, solapes, carrils lliscants i altres components importants de suport de càrrega. Anys 70, l'avió civil va començar a utilitzar aliatges de titani en grans quantitats, com ara la quantitat de titani a l'avió de passatgers Boeing 747 ascendia a 3.640 quilograms de titani. Més del 28% del pes de la màquina. Amb el desenvolupament de la tecnologia de processament, en coets, satèl·lits i naus espacials, també s'utilitza un gran nombre d'aliatges de titani.

Com més avió, més titani s'utilitza. US F-14Un caça que utilitza aliatge de titani, que representa aproximadament el 25% del pes de la màquina; F-15Un lluitador per un 25,8%; El caça de quarta generació dels EUA amb una quantitat de titani del 41% del motor F119 amb una quantitat de titani del 39%, actualment està utilitzant una quantitat de titani d'avions elevats.

Traduït amb www.DeepL.com/Translator (versió gratuïta)

El titani i l'aviació tenen una relació inquebrantable. 1953, l'ús de titani en les càpsules del motor i els tallafocs de l'avió DC-T produït per la companyia nord-americana Douglas, obrint així la història de les aplicacions aeroespacials del titani. Des de llavors, el titani s'ha utilitzat en l'aviació durant més de mig segle. El titani es pot utilitzar àmpliament en l'aviació perquè té moltes propietats valuoses adequades per a aplicacions aeronàutiques. Avui parlarem de per què els materials d'aviació han d'utilitzar aliatge de titani.

En primer lloc, la introducció del titani

El 1948, els Estats Units DuPont només amb el mètode de magnesi tones de producció d'esponja de titani - això marca l'inici de la producció industrial d'esponja de titani que titani. L'aliatge de titani s'utilitza àmpliament en diversos camps a causa de la seva alta resistència, bona resistència a la corrosió, resistència a la calor i altres característiques.

El titani és abundant a l'escorça terrestre i ocupa el novè lloc en contingut, molt superior al coure, zinc, estany i altres metalls comuns. El titani es troba àmpliament en moltes roques, especialment a la sorra i l'argila.

En segon lloc, les característiques del titani

Alta resistència: 1,3 vegades la de l'aliatge d'alumini, 1,6 vegades la de l'aliatge de magnesi, 3,5 vegades la de l'acer inoxidable, materials metàl·lics.

Alta resistència tèrmica: l'ús de la temperatura és de diversos centenars de graus superior a l'aliatge d'alumini, pot estar a una temperatura de 450 ~ 500 graus de treball a llarg termini.

Bona resistència a la corrosió: resistència a la corrosió àcida, àlcali i atmosfèrica, especialment forta resistència a la corrosió per picadura i tensió.

Bon rendiment a baixa temperatura: l'aliatge de titani TA7 amb elements intersticials molt baixos pot mantenir un cert grau de plasticitat a -253 graus.

Alta activitat química: alta activitat química a altes temperatures, reacciona fàcilment químicament amb hidrogen, oxigen i altres impureses gasoses de l'aire per generar una capa endurida.

Petita conductivitat tèrmica, petit mòdul d'elasticitat: la conductivitat tèrmica és d'aproximadament 1/4 de níquel, 1/5 de ferro, 1/14 d'alumini i diversos aliatges de titani tenen una conductivitat tèrmica d'aproximadament un 50% inferior a la del titani. El mòdul d'elasticitat de l'aliatge de titani és d'aproximadament 1/2 d'acer.

En tercer lloc, la classificació i l'ús de l'aliatge de titani

Els aliatges de titani es poden dividir en: aliatges resistents a la calor, aliatges d'alta resistència, aliatges resistents a la corrosió (titani - molibdè, titani - pal·ladi, etc.), aliatges de baixa temperatura, així com aliatges funcionals especials (titani - ferro). materials d'emmagatzematge d'hidrogen i aliatges de memòria titani - níquel) i així successivament.

Tot i que el titani i els seus aliatges no s'utilitzen des de fa molt de temps, han estat guardonats amb diversos títols honorífics pel seu rendiment excepcional. El primer és "metall espacial". El seu pes lleuger, alta resistència i resistència a les altes temperatures el fan especialment adequat per a la fabricació d'avions i diverses naus espacials. Actualment, aproximadament tres quartes parts dels aliatges de titani i titani produïts al món s'utilitzen a la indústria aeroespacial. Moltes de les peces originals d'aliatge d'alumini s'han canviat a aliatge de titani.

En quart lloc, l'aplicació d'aviació d'aliatge de titani

L'aliatge de titani s'utilitza principalment per a materials de fabricació d'avions i motors, com ara el ventilador de titani de forja, el disc i la fulla d'aire a pressió, la coberta del motor, el dispositiu d'escapament i altres peces, així com el marc de grans bigues de l'avió i altres peces del marc estructural. Les naus espacials utilitzen principalment aliatges de titani d'alta resistència, resistència a la corrosió i resistència a baixa temperatura per fabricar una varietat de recipients a pressió, dipòsits d'emmagatzematge de combustible, elements de fixació, corretges d'instruments, marcs i petxines de coets. Els satèl·lits de la Terra artificial, el mòdul lunar, les naus espacials tripulades i els transbordadors espacials també utilitzen soldadures de plaques d'aliatge de titani.

L'any 1950, els Estats Units en el caça-bombarder F-84 va utilitzar com a protector tèrmic del fuselatge posterior, paravent, capó de cua i altres components que no suporten càrrega. Als anys 60, l'inici de l'ús d'aliatges de titani des del fuselatge posterior fins al fuselatge mitjà, parcialment en lloc de marcs separadors de fabricació d'acer estructural, bigues, solapes, carrils lliscants i altres components importants de suport de càrrega. Anys 70, l'avió civil va començar a utilitzar aliatges de titani en grans quantitats, com ara la quantitat de titani a l'avió de passatgers Boeing 747 ascendia a 3.640 quilograms de titani. Més del 28% del pes de la màquina. Amb el desenvolupament de la tecnologia de processament, en coets, satèl·lits i naus espacials, també s'utilitza un gran nombre d'aliatges de titani.

Com més avió, més titani s'utilitza. US F-14Un caça que utilitza aliatge de titani, que representa aproximadament el 25% del pes de la màquina; F-15Un lluitador per un 25,8%; El caça de quarta generació dels EUA amb una quantitat de titani del 41% del motor F119 amb una quantitat de titani del 39%, actualment està utilitzant una quantitat de titani d'avions elevats.

V. L'aliatge de titani en l'aviació és un gran nombre de raons per a l'aplicació

La navegació aèria moderna L'alta velocitat ha arribat a 2,7 vegades la velocitat del so. Tan ràpid vol supersònic, farà que l'avió i la fricció de l'aire i produeixin molta calor. Quan la velocitat de vol arriba a 2,2 vegades la velocitat del so, l'aliatge d'alumini no pot suportar. S'ha d'utilitzar un aliatge de titani resistent a la calor.

Quan la relació d'empenta i pes del motor aerodinàmic de 4 a 6 va augmentar de 8 a 10, la temperatura de sortida del gas a pressió va augmentar corresponentment de 200 a 300 graus a 500 a 600 graus, els discos i fulles de gas a pressió de baixa pressió originals es van fer. d'alumini s'ha de canviar per un aliatge de titani.

En els darrers anys, els científics sobre el rendiment de la investigació d'aliatges de titani treballen i fan nous progressos constantment. La composició original d'aliatge de titani, alumini, vanadi, alta temperatura de treball de 550 graus ~ 600 graus i l'aliatge de titani alumini (TiAl) recentment desenvolupat, la temperatura de treball alta ha augmentat a 1040 graus.

L'aliatge de titani en lloc d'acer inoxidable per fabricar disc i fulla del compressor d'alta pressió, pot reduir el pes estructural. Els avions poden estalviar un 4% de combustible per cada 10% de reducció de pes. Per als coets, cada reducció de pes d'1 kg pot augmentar l'autonomia de 15 km.

Sis, anàlisi de característiques de mecanitzat d'aliatge de titani

En primer lloc, la baixa conductivitat tèrmica de l'aliatge de titani, només 1/4 d'acer, alumini 1/13, coure 1/25, a causa de la lenta dissipació de calor a la zona de tall, no favorable a l'equilibri tèrmic, en el procés de tall , l'efecte de dissipació de calor i refrigeració és molt pobre, fàcil de formar una alta temperatura a la zona de tall, la deformació de les peces després del rebot de mecanitzat, el que resulta en un augment del parell de l'eina de tall, la vora de la vora del desgast ràpid i durabilitat reduïda.

En segon lloc, la baixa conductivitat tèrmica de l'aliatge de titani, de manera que la calor de tall acumulada al ganivet de tall a prop de l'àrea petita no és fàcil de difondre, la fricció de la cara frontal augmenta, no és fàcil d'encenxar, la calor de tall no és fàcil de difondre, accelerar el desgast de l'eina. Després, l'activitat química d'aliatge de titani és alta, el processament a altes temperatures és fàcil de reaccionar amb el material de l'eina, la formació de dissolució, difusió, donant lloc a un ganivet enganxat, un ganivet cremant, un ganivet trencat i altres fenòmens.

Traduït amb www.DeepL.com/Translator (versió gratuïta)

V. L'aliatge de titani en l'aviació és un gran nombre de raons per a l'aplicació

La navegació aèria moderna L'alta velocitat ha arribat a 2,7 vegades la velocitat del so. Tan ràpid vol supersònic, farà que l'avió i la fricció de l'aire i produeixin molta calor. Quan la velocitat de vol arriba a 2,2 vegades la velocitat del so, l'aliatge d'alumini no pot suportar. S'ha d'utilitzar un aliatge de titani resistent a la calor.

Quan la relació d'empenta i pes del motor aerodinàmic de 4 a 6 va augmentar de 8 a 10, la temperatura de sortida del gas a pressió va augmentar corresponentment de 200 a 300 graus a 500 a 600 graus, els discos i fulles de gas a pressió de baixa pressió originals es van fer. d'alumini s'ha de canviar per un aliatge de titani.

En els darrers anys, els científics sobre el rendiment de la investigació d'aliatges de titani treballen i fan nous progressos constantment. La composició original d'aliatge de titani, alumini, vanadi, alta temperatura de treball de 550 graus ~ 600 graus i l'aliatge de titani alumini (TiAl) recentment desenvolupat, la temperatura de treball alta ha augmentat a 1040 graus.

L'aliatge de titani en lloc d'acer inoxidable per fabricar disc i fulla del compressor d'alta pressió, pot reduir el pes estructural. Els avions poden estalviar un 4% de combustible per cada 10% de reducció de pes. Per als coets, cada reducció de pes d'1 kg pot augmentar l'autonomia de 15 km.

Sis, anàlisi de característiques de mecanitzat d'aliatge de titani

En primer lloc, la baixa conductivitat tèrmica de l'aliatge de titani, només 1/4 d'acer, alumini 1/13, coure 1/25, a causa de la lenta dissipació de calor a la zona de tall, no favorable a l'equilibri tèrmic, en el procés de tall , l'efecte de dissipació de calor i refrigeració és molt pobre, fàcil de formar una alta temperatura a la zona de tall, la deformació de les peces després del rebot de mecanitzat, el que resulta en un augment del parell de l'eina de tall, la vora de la vora del desgast ràpid i durabilitat reduïda.

En segon lloc, la baixa conductivitat tèrmica de l'aliatge de titani, de manera que la calor de tall acumulada al ganivet de tall a prop de l'àrea petita no és fàcil de difondre, la fricció de la cara frontal augmenta, no és fàcil d'encenxar, la calor de tall no és fàcil de difondre, accelerar el desgast de l'eina. Després, l'activitat química d'aliatge de titani és alta, el processament a altes temperatures és fàcil de reaccionar amb el material de l'eina, la formació de dissolució, difusió, donant lloc a un ganivet enganxat, un ganivet cremant, un ganivet trencat i altres fenòmens.