Zašto su legure titana potrebne za zrakoplovne materijale?
Mar 18, 2024
Titan i zrakoplovstvo imaju neraskidiv odnos. 1953., korištenje titana u kućištima motora i vatrozidima DC-T zrakoplova koje je proizvela američka tvrtka Douglas, otvarajući tako povijest primjene titana u zrakoplovstvu. Od tada se titan koristi u zrakoplovstvu više od pola stoljeća. Titan se može široko koristiti u zrakoplovstvu jer ima mnoga vrijedna svojstva pogodna za primjenu u zrakoplovima. Danas ćemo govoriti o tome zašto materijali za zrakoplovstvo moraju koristiti leguru titana.
Prvo, uvođenje titana
Godine 1948., DuPont iz Sjedinjenih Američkih Država samo s magnezijskom metodom proizvodi tone titanijske spužve - to označava početak industrijske proizvodnje titanijske spužve koja je titan. Legura titana naširoko se koristi u raznim područjima zbog svoje visoke čvrstoće, dobre otpornosti na koroziju, otpornosti na toplinu i drugih karakteristika.
Titana ima u izobilju u zemljinoj kori, zauzimajući deveto mjesto po sadržaju, mnogo više od bakra, cinka, kositra i drugih uobičajenih metala. Titan je široko zastupljen u mnogim stijenama, posebno u pijesku i glini.
Drugo, karakteristike titana
Visoka čvrstoća: 1,3 puta veća od legure aluminija, 1,6 puta veća od legure magnezija, 3,5 puta veća od nehrđajućeg čelika, metalni materijali.
Visoka toplinska čvrstoća: upotreba temperature je nekoliko stotina stupnjeva viša od aluminijske legure, može biti na temperaturi od 450 ~ 500 stupnjeva dugotrajnog rada.
Dobra otpornost na koroziju: otpornost na kiselinu, lužinu i atmosfersku koroziju, posebno jaka otpornost na rupičastu koroziju i naponsku koroziju.
Dobre performanse pri niskim temperaturama: legura titana TA7 s vrlo niskim međuprostornim elementima može zadržati određeni stupanj plastičnosti na -253 stupnju.
Visoka kemijska aktivnost: visoka kemijska aktivnost na visokim temperaturama, lako kemijski reagira s vodikom, kisikom i drugim plinovitim nečistoćama u zraku kako bi se stvorio otvrdnuti sloj.
Mala toplinska vodljivost, mali modul elastičnosti: toplinska vodljivost je oko 1/4 nikla, 1/5 željeza, 1/14 aluminija, a razne legure titana imaju toplinsku vodljivost oko 50% manju od titana. Modul elastičnosti legure titana je oko 1/2 čelika.
Treće, klasifikacija i uporaba legure titana
Legure titana možemo podijeliti na: legure otporne na toplinu, legure visoke čvrstoće, legure otporne na koroziju (titan - molibden, titan - paladij legure itd.), legure na niskim temperaturama, kao i specijalne funkcionalne legure (titan - željezo). materijali za pohranjivanje vodika i titan-nikl memorijske legure) i tako dalje.
Iako se titan i njegove legure dugo nisu koristili, nagrađeni su s nekoliko počasnih naslova zbog svojih izvanrednih svojstava. Prvi je "svemirski metal". Njegova mala težina, velika čvrstoća i otpornost na visoke temperature čine ga posebno pogodnim za proizvodnju zrakoplova i raznih svemirskih letjelica. Trenutačno se oko tri četvrtine titana i titanovih legura proizvedenih u svijetu koristi u zrakoplovnoj industriji. Mnogi izvorni dijelovi od aluminijske legure zamijenjeni su legurom titana.
Četvrto, primjena legure titana u zrakoplovstvu
Legura titana uglavnom se koristi za materijale za proizvodnju zrakoplova i motora, kao što je kovanje ventilatora od titana, diska i lopatica pod pritiskom zraka, poklopca motora, ispušnog uređaja i drugih dijelova, kao i okvira velikih greda zrakoplova i drugih strukturnih dijelova okvira. Svemirske letjelice uglavnom koriste legure titana visoke čvrstoće, otpornosti na koroziju i otpornosti na niske temperature za proizvodnju raznih tlačnih posuda, spremnika za gorivo, spojnih elemenata, traka za instrumente, okvira i raketnih školjki. Umjetni sateliti Zemlje, lunarni moduli, svemirski brodovi s ljudskom posadom i svemirski šatlovi također koriste zavarene ploče od legure titana.
Godine 1950. Sjedinjene Države u lovcu-bombarderu F-84 koristile su se kao toplinski štit stražnjeg trupa, štit od vjetra, stražnji poklopac i druge komponente koje nisu nosile. 60-ih početak upotrebe legura titana od stražnjeg dijela trupa do srednjeg dijela trupa, djelomično umjesto konstrukcijskog čelika za proizvodnju razmaknih okvira, greda, zakrilaca, kliznih tračnica i drugih važnih nosivih komponenti. 70-ih godina, civilni zrakoplovi počeli su koristiti legure titana u velikim količinama, tako da je količina titana u putničkom zrakoplovu Boeing 747 iznosila 3640 kilograma titana. Više od 28% težine stroja. S razvojem tehnologije obrade, u raketama, satelitima i svemirskim letjelicama, također se koristi veliki broj legura titana.
Što je avion veći, to se više titana koristi. Američki F{0}}borac koji koristi leguru titana, što čini oko 25% težine stroja; F-15Borac za 25,8%; Američki lovac četvrte generacije s udjelom titana od 41% u motoru F119 s udjelom titana od 39% trenutno koristi udjel titana u visokim zrakoplovima.
Prevedeno s www.DeepL.com/Translator (besplatna verzija)
Titan i zrakoplovstvo imaju neraskidiv odnos. 1953., korištenje titana u kućištima motora i vatrozidima DC-T zrakoplova koje je proizvela američka tvrtka Douglas, otvarajući tako povijest primjene titana u zrakoplovstvu. Od tada se titan koristi u zrakoplovstvu više od pola stoljeća. Titan se može široko koristiti u zrakoplovstvu jer ima mnoga vrijedna svojstva pogodna za primjenu u zrakoplovima. Danas ćemo govoriti o tome zašto materijali za zrakoplovstvo moraju koristiti leguru titana.
Prvo, uvođenje titana
Godine 1948., DuPont iz Sjedinjenih Američkih Država samo s magnezijskom metodom proizvodi tone titanijske spužve - to označava početak industrijske proizvodnje titanijske spužve koja je titan. Legura titana naširoko se koristi u raznim područjima zbog svoje visoke čvrstoće, dobre otpornosti na koroziju, otpornosti na toplinu i drugih karakteristika.
Titana ima u izobilju u zemljinoj kori, zauzimajući deveto mjesto po sadržaju, mnogo više od bakra, cinka, kositra i drugih uobičajenih metala. Titan je široko zastupljen u mnogim stijenama, posebno u pijesku i glini.
Drugo, karakteristike titana
Visoka čvrstoća: 1,3 puta veća od legure aluminija, 1,6 puta veća od legure magnezija, 3,5 puta veća od nehrđajućeg čelika, metalni materijali.
Visoka toplinska čvrstoća: upotreba temperature je nekoliko stotina stupnjeva viša od aluminijske legure, može biti na temperaturi od 450 ~ 500 stupnjeva dugotrajnog rada.
Dobra otpornost na koroziju: otpornost na kiselinu, lužinu i atmosfersku koroziju, posebno jaka otpornost na rupičastu koroziju i naponsku koroziju.
Dobre performanse pri niskim temperaturama: legura titana TA7 s vrlo niskim međuprostornim elementima može zadržati određeni stupanj plastičnosti na -253 stupnju.
Visoka kemijska aktivnost: visoka kemijska aktivnost na visokim temperaturama, lako kemijski reagira s vodikom, kisikom i drugim plinovitim nečistoćama u zraku kako bi se stvorio otvrdnuti sloj.
Mala toplinska vodljivost, mali modul elastičnosti: toplinska vodljivost je oko 1/4 nikla, 1/5 željeza, 1/14 aluminija, a razne legure titana imaju toplinsku vodljivost oko 50% manju od titana. Modul elastičnosti legure titana je oko 1/2 čelika.
Treće, klasifikacija i uporaba legure titana
Legure titana možemo podijeliti na: legure otporne na toplinu, legure visoke čvrstoće, legure otporne na koroziju (titan - molibden, titan - paladij legure itd.), legure na niskim temperaturama, kao i specijalne funkcionalne legure (titan - željezo). materijali za pohranjivanje vodika i titan-nikl memorijske legure) i tako dalje.
Iako se titan i njegove legure dugo nisu koristili, nagrađeni su s nekoliko počasnih naslova zbog svojih izvanrednih svojstava. Prvi je "svemirski metal". Njegova mala težina, velika čvrstoća i otpornost na visoke temperature čine ga posebno pogodnim za proizvodnju zrakoplova i raznih svemirskih letjelica. Trenutačno se oko tri četvrtine titana i titanovih legura proizvedenih u svijetu koristi u zrakoplovnoj industriji. Mnogi izvorni dijelovi od aluminijske legure zamijenjeni su legurom titana.
Četvrto, primjena legure titana u zrakoplovstvu
Legura titana uglavnom se koristi za materijale za proizvodnju zrakoplova i motora, kao što je kovanje ventilatora od titana, diska i lopatica pod pritiskom zraka, poklopca motora, ispušnog uređaja i drugih dijelova, kao i okvira velikih greda zrakoplova i drugih strukturnih dijelova okvira. Svemirske letjelice uglavnom koriste legure titana visoke čvrstoće, otpornosti na koroziju i otpornosti na niske temperature za proizvodnju raznih tlačnih posuda, spremnika za gorivo, spojnih elemenata, traka za instrumente, okvira i raketnih školjki. Umjetni sateliti Zemlje, lunarni moduli, svemirski brodovi s ljudskom posadom i svemirski šatlovi također koriste zavarene ploče od legure titana.
Godine 1950. Sjedinjene Države u lovcu-bombarderu F-84 koristile su se kao toplinski štit stražnjeg trupa, štit od vjetra, stražnji poklopac i druge komponente koje nisu nosile. 60-ih početak upotrebe legura titana od stražnjeg dijela trupa do srednjeg dijela trupa, djelomično umjesto konstrukcijskog čelika za proizvodnju razmaknih okvira, greda, zakrilaca, kliznih tračnica i drugih važnih nosivih komponenti. 70-ih godina, civilni zrakoplovi počeli su koristiti legure titana u velikim količinama, tako da je količina titana u putničkom zrakoplovu Boeing 747 iznosila 3640 kilograma titana. Više od 28% težine stroja. S razvojem tehnologije obrade, u raketama, satelitima i svemirskim letjelicama, također se koristi veliki broj legura titana.
Što je avion veći, to se više titana koristi. Američki F{0}}borac koji koristi leguru titana, što čini oko 25% težine stroja; F-15Borac za 25,8%; Američki lovac četvrte generacije s udjelom titana od 41% u motoru F119 s udjelom titana od 39% trenutno koristi udjel titana u visokim zrakoplovima.
V. Legura titana u zrakoplovstvu ima veliki broj razloga za primjenu
Moderna zrakoplovna navigacija Velika brzina dosegla je 2,7 puta veću brzinu zvuka. Tako brz nadzvučni let, napravit će trenje zrakoplova i zraka i proizvesti puno topline. Kada brzina leta dosegne 2,2 puta veću od brzine zvuka, aluminijska legura ne može izdržati. Mora se koristiti legura titana otporna na toplinu.
Kada se omjer potiska i težine zrakoplovnog motora s 4 na 6 povećao na 8 na 10, izlazna temperatura stlačenog plina u skladu s tim porasla je s 200 do 300 stupnjeva na 500 do 600 stupnjeva, originalni niskotlačni plinski diskovi i lopatice napravljene aluminija mora se promijeniti u leguru titana.
U posljednjih nekoliko godina, znanstvenici na izvedbu legura titana istraživački rad, i stalno novi napredak. Izvorni sastav titana, aluminija, legure vanadija i titana, visoka radna temperatura od 550 stupnjeva ~ 600 stupnjeva, i novorazvijene legure titan aluminija (TiAl), visoka radna temperatura povećana je na 1040 stupnjeva.
Legura titana umjesto nehrđajućeg čelika za proizvodnju diska i lopatica visokotlačnog kompresora može smanjiti strukturnu težinu. Zrakoplovi mogu uštedjeti 4% goriva za svakih 10% smanjenja težine. Za rakete, svako smanjenje težine od 1 kg može povećati domet za 15 km.
Šest, analiza karakteristika obrade legure titana
Prije svega, niska toplinska vodljivost legure titana, samo 1/4 čelika, aluminija 1/13, bakra 1/25, zbog spore disipacije topline u zoni rezanja, što ne doprinosi toplinskoj ravnoteži, u procesu rezanja , disipacija topline i učinak hlađenja je vrlo loš, lako se formira visoka temperatura u zoni rezanja, deformacija dijelova nakon obrade odskoka, što rezultira povećanim okretnim momentom na alatu za rezanje, rub ruba brzog trošenja i smanjena trajnost.
Drugo, niska toplinska vodljivost legure titana, tako da toplinu rezanja akumuliranu u nožu za rezanje u blizini malog područja nije lako raspršiti, povećava se trenje prednje strane, nije lako odlomiti, toplinu rezanja nije lako raspršiti širiti, ubrzati trošenje alata. Nakon toga, kemijska aktivnost legure titana je visoka, obrada na visokim temperaturama lako reagira s materijalom alata, nastaje otapanje, difuzija, što rezultira nožem koji gori, nožem koji gori, slomljenim nožem i drugim pojavama.
Prevedeno s www.DeepL.com/Translator (besplatna verzija)
V. Legura titana u zrakoplovstvu ima veliki broj razloga za primjenu
Moderna zrakoplovna navigacija Velika brzina dosegla je 2,7 puta veću brzinu zvuka. Tako brz nadzvučni let, napravit će trenje zrakoplova i zraka i proizvesti puno topline. Kada brzina leta dosegne 2,2 puta veću od brzine zvuka, aluminijska legura ne može izdržati. Mora se koristiti legura titana otporna na toplinu.
Kada se omjer potiska i težine zrakoplovnog motora s 4 na 6 povećao na 8 na 10, izlazna temperatura stlačenog plina u skladu s tim porasla je s 200 do 300 stupnjeva na 500 do 600 stupnjeva, originalni niskotlačni plinski diskovi i lopatice napravljene aluminija mora se promijeniti u leguru titana.
U posljednjih nekoliko godina, znanstvenici na izvedbu legura titana istraživački rad, i stalno novi napredak. Izvorni sastav titana, aluminija, legure vanadija i titana, visoka radna temperatura od 550 stupnjeva ~ 600 stupnjeva, i novorazvijene legure titan aluminija (TiAl), visoka radna temperatura povećana je na 1040 stupnjeva.
Legura titana umjesto nehrđajućeg čelika za proizvodnju diska i lopatica visokotlačnog kompresora može smanjiti strukturnu težinu. Zrakoplovi mogu uštedjeti 4% goriva za svakih 10% smanjenja težine. Za rakete, svako smanjenje težine od 1 kg može povećati domet za 15 km.
Šest, analiza karakteristika obrade legure titana
Prije svega, niska toplinska vodljivost legure titana, samo 1/4 čelika, aluminija 1/13, bakra 1/25, zbog spore disipacije topline u zoni rezanja, što ne doprinosi toplinskoj ravnoteži, u procesu rezanja , disipacija topline i učinak hlađenja je vrlo loš, lako se formira visoka temperatura u zoni rezanja, deformacija dijelova nakon obrade odskoka, što rezultira povećanim okretnim momentom na alatu za rezanje, rub ruba brzog trošenja i smanjena trajnost.
Drugo, niska toplinska vodljivost legure titana, tako da toplinu rezanja akumuliranu u nožu za rezanje u blizini malog područja nije lako raspršiti, povećava se trenje prednje strane, nije lako odlomiti, toplinu rezanja nije lako raspršiti širiti, ubrzati trošenje alata. Nakon toga, kemijska aktivnost legure titana je visoka, obrada na visokim temperaturama lako reagira s materijalom alata, nastaje otapanje, difuzija, što rezultira nožem koji gori, nožem koji gori, slomljenim nožem i drugim pojavama.