Ανάπτυξη και εφαρμογή χαρακτηριστικών κραμάτων τιτανίου για την αεροδιαστημική

Από τη βιομηχανοποιημένη παραγωγή του τιτανίου στη δεκαετία του 1940, έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως στην αεροδιαστημική, τη στρατιωτική βιομηχανία, τη ναυτιλία λόγω της υψηλής αντοχής, της καλής αντοχής στη διάβρωση, του μη μαγνητικού, της καλής απόδοσης συγκόλλησης και άλλων πλεονεκτημάτων, καθώς και της υπεραγωγιμότητας, της μνήμης και άλλα πλεονεκτήματα. Στους τομείς ανάπτυξης, πετροχημικών, παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, υπεραγωγιμότητας κ.λπ., έχει τη φήμη του «Almighty Metal», «Marine Metal», «Third Metal», «Modern Metal» κ.ο.κ. Με τη συνεχή εξερεύνηση των εξαιρετικών ιδιοτήτων του τιτανίου, το πεδίο εφαρμογής του εξακολουθεί να επεκτείνεται και θα γίνει το τρίτο δομικό μέταλλο μετά τον χάλυβα και το αλουμίνιο. Λόγω του σημαντικού ρόλου του τιτανίου στην εθνική άμυνα, την αεροπορία, την υψηλή τεχνολογία και άλλους τομείς, έχει εκτιμηθεί ιδιαίτερα από τις Ηνωμένες Πολιτείες, τη Ρωσία, τη Βρετανία, τη Γαλλία και άλλες στρατιωτικές δυνάμεις και την Ιαπωνία και άλλες χώρες, και έχει καταγραφεί ως βασικό δομικό μέταλλο με στρατηγική σημασία στον 21ο αιώνα. Η ανάπτυξη της επιστήμης και της τεχνολογίας του τιτανίου, συμπεριλαμβανομένων των νέων κραμάτων, των νέων τεχνολογιών τήξης και των τεχνολογιών εφαρμογής, υφίσταται ραγδαίες αλλαγές. Η βιομηχανία τιτανίου της Κίνας γνώρισε σκαμπανεβάσματα για σχεδόν 40 χρόνια. Με την υποστήριξη του κράτους, έχει σημειώσει μεγάλη πρόοδο και έχει δημιουργήσει το δικό της ανεξάρτητο σύστημα βιομηχανίας τιτανίου. Το 2000, η ​​Κίνα παρήγαγε 1.751 τόνους σπόγγου τιτανίου και 2.206 τόνους επεξεργασμένων υλικών τιτανίου. Το 2008, η Κίνα παρήγαγε 49.632 τόνους σφουγγάρι τιτανίου, αύξηση 27,3 φορές σε 8 χρόνια. Το 2008, η Κίνα παρήγαγε 27.737 τόνους επεξεργασμένων υλικών τιτανίου, αύξηση 11,6 φορές. φορές.

Λόγω του υψηλού κόστους των πρώτων υλών από κράμα τιτανίου, το 70 τοις εκατό -80 τοις εκατό των υλικών τιτανίου στο εξωτερικό χρησιμοποιούνται στις αεροπορικές και αεροδιαστημικές βιομηχανίες. Η ζήτηση για κράματα τιτανίου στους τομείς της αεροπορίας και της αεροδιαστημικής της χώρας μου είναι επίσης ιδιαίτερα μεγάλη. Προς το παρόν, το ποσοστό των κραμάτων τιτανίου που χρησιμοποιούνται σε προηγμένα αεροσκάφη υπό ανάπτυξη στη χώρα μου είναι περίπου 10 τοις εκατό -12 τοις εκατό , το ποσοστό του τιτανίου που χρησιμοποιείται σε στρατιωτικά αεροσκάφη είναι υψηλότερο, περίπου 20 τοις εκατό -30 τοις εκατό και το ποσοστό τιτανίου που χρησιμοποιείται σε κινητήρες στρατιωτικών αεροσκαφών είναι περισσότερο από 30 τοις εκατό. . Η ποσότητα τιτανίου που χρησιμοποιείται σε νέους πυραύλους και πυραύλους αυξάνεται επίσης.

Αυτό το έγγραφο συνοψίζει κυρίως την πρόοδο της έρευνας και της εφαρμογής του τιτανίου στους τομείς της αεροπορίας και της αεροδιαστημικής στις Ηνωμένες Πολιτείες, τη Ρωσία, τη Βρετανία, την Ιαπωνία και την Κίνα, η οποία μπορεί να χρησιμεύσει ως αναφορά για την εφαρμογή και την ανάπτυξη της βιομηχανίας τιτανίου της χώρας μου στην αεροπορία και αεροδιαστημικά πεδία.

Καθώς η σχεδιαστική ιδέα του αεροσκάφους αλλάζει σταδιακά από καθαρή στατική αντοχή στο παρελθόν σε ασφάλεια---διάρκειας ζωής, ζημιά---ασφάλεια, και μέχρι τη σύγχρονη σχεδιαστική ιδέα ανοχής ζημιάς, τα προηγμένα υλικά από κράμα τιτανίου σταδιακά κινούνται προς τα υψηλά αντοχή στη θραύση και χαμηλή διάδοση ρωγμών. Ποσοστό ανθεκτικών στη φθορά κραμάτων τιτανίου. Επί του παρόντος, οι ξένες ανεπτυγμένες χώρες βρίσκονται στην πρώτη γραμμή στην ανάπτυξη νέων υλικών από κράμα τιτανίου ανθεκτικά στη φθορά και στην εφαρμογή τους σε προηγμένα αεροσκάφη, ειδικά όπως Ti-6Al-4VELI και υψηλής αντοχής -αντοχή Ti-6-222s, κ.λπ. Έχει χρησιμοποιηθεί με επιτυχία σε αεροσκάφη νέας γενιάς όπως τα αμερικανικά F-22, F-35 και C{-17. Βελτιώστε σημαντικά τη διάρκεια ζωής και την αποτελεσματικότητα μάχης του αεροσκάφους. Με την ανάπτυξη των ιδεών σχεδιασμού αεροσκαφών, οι σχεδιαστικές ιδέες ανοχής στη ζημιά των κατασκευών από κράμα τιτανίου έχουν επίσης αρχίσει να τραβούν την προσοχή στη χώρα μου. Από το "Δέκατο Πενταετές Σχέδιο", η χώρα μου ανέπτυξε ανεξάρτητα TC4-DT μεσαίας αντοχής και υψηλής αντοχής κράμα τιτανίου ανθεκτικό σε ζημιές και κράμα τιτανίου TC21 υψηλής αντοχής και ανθεκτικότητας ανθεκτικό στη φθορά και καθιέρωσε τη μηχανική κατεργασία κράματος τιτανίου ανθεκτικού στη φθορά. τεχνολογίας, η οποία έθεσε τα θεμέλια της τεχνολογίας εφαρμογής υλικών για την ανάπτυξη νέων αεροσκαφών στη χώρα μου. Προκειμένου να καλύψει τις ανάγκες ανάπτυξης κραμάτων τιτανίου για κατασκευές αεροσκαφών και αεροδιαστημικής, η χώρα μου έχει αναπτύξει ανεξάρτητα κράματα σύρματος τιτανίου χαμηλής αντοχής και υψηλής σκληρότητας (NiTi) και κράματα σωλήνων (TA18), 1300MPa-2000Σειρά Ultra Mpa -κράματα τιτανίου υψηλής αντοχής (TB8, TB9, TB20) κ.λπ., έχει αρχικά διαμορφωθεί ένα νέο σύστημα υλικών από κράμα τιτανίου με κινεζικά χαρακτηριστικά για δομές αεροσκαφών και έχει δημιουργηθεί μια νέα γενιά κραμάτων τιτανίου για δομές αεροσκαφών και αεροδιαστημικής. Η συγκεκριμένη απόδοση φαίνεται στον Πίνακα 1

Κύριοι τεχνικοί δείκτες τυπικών δομικών κραμάτων τιτανίου

Το Ti-6Al-4V (TC4) είναι ένα κράμα τιτανίου μέσης αντοχής που αναπτύχθηκε στις αρχές της δεκαετίας του 1960. Έχει εξαιρετικές περιεκτικές ιδιότητες και είναι γνωστό ως γενικό κράμα. Είναι το αρχαιότερο και πιο ευρέως χρησιμοποιούμενο κράμα γενικής χρήσης για δομές αεροπορίας και αεροδιαστημικής. Κράματα τιτανίου, συμπεριλαμβανομένων πλακών, ράβδων και σφυρηλάτησης κ.λπ. Το κράμα έχει καλές ιδιότητες συγκόλλησης και μηχανικής κατεργασίας, και το λεπτόκοκκο κράμα έχει υπερπλαστικότητα και πολύπλοκα εξαρτήματα μπορούν να κατασκευαστούν με τη συνδυασμένη διαδικασία σχηματισμού/διαχύσεως υπερπλαστικών (SPF/DB ). Τα δομικά κράματα τιτανίου υψηλής αντοχής αναφέρονται γενικά σε κράματα με αντοχή εφελκυσμού μεγαλύτερη από 1000 MPa. Επί του παρόντος, τα κράματα τιτανίου υψηλής αντοχής που αντιπροσωπεύουν το διεθνές προηγμένο επίπεδο και έχουν πρακτικά χρησιμοποιηθεί σε αεροσκάφη περιλαμβάνουν κυρίως κράματα μετασταθερού τύπου Ti{-15-3, 21S, σχεδόν κράματος τύπου Ti{-1023 και {{16 }}τύπου διφασικού κράματος τιτανίου BT22. Η χρήση δομικού κράματος τιτανίου υψηλής αντοχής για την αντικατάσταση του δομικού χάλυβα υψηλής αντοχής 30CrMnSiA που χρησιμοποιείται συνήθως σε κατασκευές αεροσκαφών μπορεί να μειώσει το βάρος περισσότερο από 20 τοις εκατό.

Το Ti-6Al-2Sn-2Zr-2Cr-2Mo (TC21) είναι ένα διφασικό υψηλής αντοχής, υψηλής αντοχής, ανθεκτικό στη φθορά κράμα τιτανίου αναπτύχθηκε τη δεκαετία του 1970. Μετά τη θερμομηχανική επεξεργασία, το κράμα έχει τα πλεονεκτήματα της υψηλής αντοχής, της καλής ανοχής στη φθορά και της εξαιρετικής αντοχής στην ανάπτυξη ρωγμών κόπωσης και είναι κατάλληλο για την κατασκευή φέροντα εξαρτήματα υψηλής αντοχής και σκληρότητας. Με την προσθήκη του στοιχείου Si, το κράμα διατηρεί υψηλή αντοχή σε μέτρια θερμοκρασία, η οποία είναι καλύτερη από το Ti-6Al-4V. Το φύλλο κράματος μπορεί να σχηματιστεί υπερπλαστικά σε θερμοκρασία δωματίου.

Το Ti-10V-2Fe-3Al(TB6) είναι ένα υψηλής αντοχής, υψηλής σκληρότητας σχεδόν βήτα κράμα τιτανίου που αναπτύχθηκε στα τέλη της δεκαετίας του 1970. Το κράμα έχει τα πλεονεκτήματα της υψηλής ειδικής αντοχής, της καλής αντοχής σε θραύση, της μεγάλης περιοχής σκλήρυνσης, της μικρής ανισοτροπίας, της καλής απόδοσης σφυρηλάτησης και της ισχυρής αντοχής στη διάβρωση και έχει πολλά πλεονεκτήματα του μετασταθερού κράματος τιτανίου χωρίς απώλεια - κράμα τιτανίου. Τα χαρακτηριστικά στερεού διαλύματος μπορούν να ικανοποιήσουν τις απαιτήσεις σχεδιασμού ανοχής ζημιών και υψηλής δομικής απόδοσης, υψηλής αξιοπιστίας και χαμηλού κόστους. Η μέγιστη θερμοκρασία λειτουργίας είναι 320 μοίρες. Τα κύρια προϊόντα αυτού του κράματος είναι ράβδοι, σφυρηλάτηση, χοντρές πλάκες και προφίλ. Μέσω της θερμικής επεξεργασίας διαλύματος και γήρανσης, μπορεί να επιτευχθεί καλή αντιστοιχία αντοχής, πλαστικότητας και αντοχής σε θραύση και είναι κατάλληλο για την κατασκευή δομικών μερών με υψηλές απαιτήσεις σε αντοχή και ανθεκτικότητα σε θραύση. Εξαιρετική σκληρότητα και χαμηλός ρυθμός ανάπτυξης ρωγμών μπορούν να επιτευχθούν με θερμομηχανική επεξεργασία, η οποία είναι κατάλληλη για κατασκευές με υψηλές απαιτήσεις αντοχής σε θραύση.