Γιατί τα κράματα τιτανίου είναι απαραίτητα για την αεροπορία;

Το τιτάνιο και η αεροπορία έχουν αναπόσπαστο δεσμό. Το 1953, το Titanium χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά στον κινητήρα και τα τείχη προστασίας του αεροσκάφους DC - T που παράγεται από το αεροσκάφος Douglas, σηματοδοτώντας την αρχή των εφαρμογών αεροπορίας του τιτανίου. Από τότε, το τιτάνιο έχει χρησιμοποιηθεί στην αεροπορία για πάνω από μισό αιώνα. Η ευρεία χρήση του Titanium στην αεροπορία οφείλεται στις πολλές πολύτιμες ιδιότητές του κατάλληλες για εφαρμογές αεροσκαφών. Σήμερα, θα συζητήσουμε γιατί τα κράματα τιτανίου είναι απαραίτητα για την αεροπορία.

I. Εισαγωγή στο τιτάνιο

Το 1948, το Dupont στις Ηνωμένες Πολιτείες άρχισε να παράγει τόνους σφουγγαριού τιτανίου χρησιμοποιώντας τη διαδικασία μαγνησίου - που σηματοδοτεί την αρχή της βιομηχανικής παραγωγής σφουγγαριού τιτανίου. Τα κράματα τιτανίου χρησιμοποιούνται ευρέως σε διάφορους τομείς λόγω της υψηλής ειδικής αντοχής τους, της εξαιρετικής αντοχής στη διάβρωση και της υψηλής αντοχής στη θερμότητα.

Το τιτάνιο είναι το ένατο πιο άφθονο μέταλλο στο φλοιό της Γης, υπερβαίνει πολύ τα κοινά μέταλλα όπως ο χαλκός, ο ψευδάργυρος και ο κασσίτερος. Το τιτάνιο είναι ευρέως παρούσα σε πολλούς βράχους, ιδιαίτερα ψαμμίτη και πηλό. Ii. Χαρακτηριστικά τιτανίου
Υψηλή αντοχή: 1,3 φορές εκείνη των κραμάτων αλουμινίου, 1,6 φορές εκείνη των κραμάτων μαγνησίου και 3,5 φορές από ανοξείδωτο χάλυβα, είναι το ισχυρότερο μεταλλικό υλικό.
Υψηλή θερμική αντοχή: Οι θερμοκρασίες λειτουργίας είναι αρκετές εκατοντάδες βαθμοί υψηλότερες από εκείνες των κραμάτων αλουμινίου, επιτρέποντας τη λειτουργία Long - σε θερμοκρασίες 450-500 βαθμών.

Εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση: ανθεκτική σε οξέα, αλκάλια και ατμοσφαιρική διάβρωση, είναι ιδιαίτερα ανθεκτική στη διάβρωση και στη διάβρωση του στρες.
Εξαιρετική χαμηλή - απόδοση θερμοκρασίας: Το TA7, ένα κράμα τιτανίου με εξαιρετικά χαμηλό περιεχόμενο ενδιάμεσης στοιχείου, διατηρεί έναν ορισμένο βαθμό πλαστικότητας σε -253 βαθμού.
Υψηλή Χημική Δραστηριότητα: Πολύ δραστική σε υψηλές θερμοκρασίες, αντιδρά εύκολα με αέρια ακαθαρσίες όπως το υδρογόνο και το οξυγόνο στον αέρα, σχηματίζοντας ένα σκληρυμένο στρώμα.
Χαμηλή θερμική αγωγιμότητα και χαμηλό ελαστικό μέτρο: Η θερμική αγωγιμότητά του είναι περίπου 1/4 του νικελίου, 1/5 του σιδήρου και 1/14 του αλουμινίου. Η θερμική αγωγιμότητα διαφόρων κραμάτων τιτανίου είναι περίπου 50% χαμηλότερη από αυτή του τιτανίου. Το ελαστικό μέτρο των κραμάτων τιτανίου είναι περίπου 1/2 του χάλυβα. Iii. Ταξινόμηση και εφαρμογές των κραμάτων τιτανίου
Τα κράματα τιτανίου μπορούν να κατηγοριοποιηθούν με εφαρμογή σε θερμότητα - ανθεκτικά κράματα, υψηλά - κράματα αντοχής, διάβρωση - ανθεκτικά κράματα (όπως το titanium - molybdenum και titanium {{4} pallad alladium) και ειδικά - κράματα σκοπού (όπως τιτάνιο - Υλικά αποθήκευσης υδρογόνου σιδήρου και τιτάνιο - κράματα μνήμης σχήματος νικελίου).
Παρόλο που το τιτάνιο και τα κράματά του έχουν σχετικά σύντομο ιστορικό εφαρμογής, έχουν κερδίσει πολυάριθμες διάσημες ονομασίες λόγω των εξαιρετικών ιδιοτήτων τους. Το πρώτο από αυτά είναι το "Space Metal". Το ελαφρύ βάρος, η υψηλή αντοχή και η υψηλή αντοχή της θερμοκρασίας καθιστούν ιδιαίτερα κατάλληλη για την κατασκευή αεροσκαφών και διάφορα διαστημικά σκάφη. Επί του παρόντος, περίπου τρία - τεταρτημορούν τα κράματα τιτανίου και τιτανίου που παράγονται παγκοσμίως χρησιμοποιούνται στην αεροδιαστημική βιομηχανία. Πολλά εξαρτήματα που ήταν προηγουμένως κατασκευασμένα από κράματα αλουμινίου έχουν μετατραπεί σε κράματα τιτανίου.

Iv. Αεροδιαστημικές εφαρμογές κραμάτων τιτανίου
Τα κράματα τιτανίου χρησιμοποιούνται κυρίως στην κατασκευή αεροσκαφών και κινητήρων, όπως σφυρήλατες ανεμιστήρες τιτανίου, δίσκους συμπιεστή και λεπίδες, καλύμματα κινητήρων, συστήματα εξάτμισης και δομικά εξαρτήματα όπως δοκάρια αεροσκαφών και διάφραγμα. Το διαστημικό σκάφος χρησιμοποιεί κυρίως την υψηλή ειδική αντοχή, τη διάβρωση της διάβρωσης και τη χαμηλή αντοχή στη θερμοκρασία, την παραγωγή διαφόρων δοχείων πίεσης, των δεξαμενών καυσίμου, των συνδετήρων, των ιμάντων οργάνων, των πλαισίων και των περιβλήματος πυραύλων. Τεχνητές δορυφόροι, σεληνιακές ενότητες, επανδρωμένα διαστημικά σκάφη και το διαστημικό λεωφορείο χρησιμοποιούν όλες τις συγκολλήσεις φύλλων κράματος τιτανίου.

Το 1950, οι Ηνωμένες Πολιτείες χρησιμοποίησαν για πρώτη φορά το κράμα τιτανίου στο F - 84 Fighter - βομβιστής σε μη - φόρτωση - εξαρτήματα εδράνου όπως η πίσω θερμότητα της ατράκτου, η σέσουλα και η ουρά. Ξεκινώντας από τη δεκαετία του 1960, η χρήση του κράματος τιτανίου μετατοπίστηκε από την οπίσθια άτρακτο στα μέσα - άτρακτο, εν μέρει αντικαθιστώντας δομικό χάλυβα στην κατασκευή σημαντικών εξαρτημάτων φορτίου όπως διάφραγμα, δοκούς και ράγες πτερυγίων. Ξεκινώντας από τη δεκαετία του 1970, τα πολιτικά αεροσκάφη άρχισαν να χρησιμοποιούν εκτενώς το κράμα τιτανίου. Για παράδειγμα, το αεροσκάφος Boeing 747 χρησιμοποιεί πάνω από 3.640 κιλά τιτανίου, αντιπροσωπεύοντας το 28% του βάρους του αεροσκάφους. Με την πρόοδο της τεχνολογίας επεξεργασίας, τα κράματα τιτανίου χρησιμοποιούνται επίσης εκτενώς σε πυραύλους, δορυφόρους και διαστημικό σκάφος.

Όσο πιο προχωρημένο είναι το αεροσκάφος, τόσο περισσότερο χρησιμοποιείται το τιτάνιο. Το US F - 14A μαχητής χρησιμοποιεί κράμα τιτανίου για περίπου το 25% του βάρους του. Ο μαχητής F-15A χρησιμοποιεί 25,8%. Ο μαχητής τέταρτης γενιάς των ΗΠΑ χρησιμοποιεί 41% τιτάνιο και ο κινητήρας F119 χρησιμοποιεί 39% τιτάνιο, καθιστώντας το αεροσκάφος με το υψηλότερο περιεχόμενο τιτανίου . 5. Λόγοι για την εκτεταμένη χρήση των κραμάτων τιτανίου στην αεροπορία

Τα σύγχρονα αεροσκάφη έχουν φτάσει σε μέγιστη ταχύτητα άνω των 2,7 φορές την ταχύτητα του ήχου. Αυτή η υπερηχητική πτήση δημιουργεί σημαντική θερμότητα λόγω τριβής μεταξύ του αεροσκάφους και του αέρα. Σε ταχύτητες που υπερβαίνουν τις 2,2 φορές την ταχύτητα του ήχου, τα κράματα αλουμινίου δεν μπορούν να αντέξουν αυτό. Υψηλή - Θερμοκρασία - Τα ανθεκτικά κράματα τιτανίου είναι απαραίτητα.

Καθώς η ώθηση -} σε - αναλογία βάρους των κινητήρων αεροσκαφών αυξάνεται από 4 - 6 έως 8-10 και η θερμοκρασία εξόδου συμπιεστή αντίστοιχα αυξάνεται από 200-300 βαθμούς σε 500-600 βαθμούς, χαμηλής πίεσης δίσκους και λεπίδες που κατασκευάστηκαν προηγουμένως κατασκευασμένα από αλουμίνιο.

Τα τελευταία χρόνια, οι επιστήμονες έχουν σημειώσει συνεχή πρόοδο στην έρευνα σχετικά με τις ιδιότητες των κραμάτων τιτανίου. Η μέγιστη θερμοκρασία λειτουργίας των κραμάτων τιτανίου, που αποτελείται αρχικά από τιτάνιο, αλουμίνιο και βαναδικό, ήταν 550-600 βαθμούς, ενώ το πρόσφατα αναπτυγμένο κράμα αλουμινίου τιτανίου (TIAL) έχει αυξήσει τη μέγιστη θερμοκρασία λειτουργίας του σε 1040 μοίρες.

Χρησιμοποιώντας κράματα τιτανίου αντί για ανοξείδωτο χάλυβα για υψηλό - δίσκους συμπιεστή πίεσης και λεπίδες μπορεί να μειώσει το δομικό βάρος. Κάθε 10% μείωση βάρους σε ένα αεροσκάφος εξοικονομεί 4% σε καύσιμα. Για έναν πυραύλο, κάθε μείωση βάρους 1 κιλών αυξάνει την περιοχή του κατά 15 χιλιόμετρα.
Vi. Ανάλυση των χαρακτηριστικών κατεργασίας κράματος τιτανίου
Πρώτον, το κράμα τιτανίου έχει χαμηλή θερμική αγωγιμότητα, μόνο το 1/4 του χάλυβα, 1/13 του αλουμινίου, και 1/25 του χαλκού. Αυτή η αργή διάχυση θερμότητας από τη ζώνη κοπής συμβιβάζει τη θερμική ισορροπία, με αποτέλεσμα την κακή διάχυση της θερμότητας και την ψύξη κατά τη διάρκεια της διαδικασίας κοπής. Αυτό οδηγεί εύκολα σε υψηλές θερμοκρασίες στη ζώνη κοπής, προκαλώντας σημαντική παραμόρφωση και άνοιξη στο τμήμα μετά από κατεργασία, αυξημένη ροπή στο εργαλείο κοπής, ταχεία φθορά και μειωμένη ανθεκτικότητα των εργαλείων.
Δεύτερον, η χαμηλή θερμική αγωγιμότητα του κράματος τιτανίου περιορίζει τη θερμότητα κοπής σε μια μικρή περιοχή κοντά στο εργαλείο κοπής, καθιστώντας δύσκολη τη διάσπαση. Αυτό αυξάνει την τριβή στο πρόσωπο της τσουγκράνας, παρεμποδίζοντας την απομάκρυνση των τσιπ και τη διάχυση της θερμότητας, την επιτάχυνση της φθοράς του εργαλείου. Τέλος, το κράμα τιτανίου είναι χημικά ενεργό και όταν υποβάλλεται σε επεξεργασία σε υψηλές θερμοκρασίες, αντιδρά εύκολα με το υλικό εργαλείου, σχηματίζοντας καταθέσεις και διάχυση, γεγονός που μπορεί να προκαλέσει το εργαλείο κολλητικό, καύση και θραύση εργαλείων.

Σχετικά με εμάς

Η εταιρεία διαθέτει κορυφαίες γραμμές παραγωγής εγχώριου τιτανίου, όπως:

Γερμανικά - εισαγόμενη γραμμή παραγωγής ακριβείας Titanium Titanium (ετήσια παραγωγική ικανότητα: 30.000 τόνοι).

Ιαπωνικά - Τεχνολογία Τεχνολογικού αλουμινίου γραμμής αλουμινίου (λεπτότερο έως 6μm);

Πλήρως αυτοματοποιημένη ράβδο τιτανίου συνεχούς εξώθησης.

Έξυπνη πλάκα τιτανίου και λωρίδες φινιρίσματος.

Το σύστημα MES επιτρέπει τον ψηφιακό έλεγχο και τη διαχείριση ολόκληρης της παραγωγικής διαδικασίας, επιτυγχάνοντας ακρίβεια διαστάσεων προϊόντος ± 0,01μm.

E - αλληλογραφία

sale@gneemetal.com