Pembangunan dan penggunaan ciri-ciri aloi titanium untuk aeroangkasa

Sejak pengeluaran perindustrian titanium pada tahun 1940-an, ia telah digunakan secara meluas dalam aeroangkasa, industri ketenteraan, marin kerana kekuatannya yang tinggi, rintangan kakisan yang baik, bukan magnetik, prestasi kimpalan yang baik dan kelebihan lain, serta superkonduktiviti, ingatan dan kelebihan lain. Dalam bidang pembangunan, petrokimia, penjanaan kuasa, superkonduktiviti, dan lain-lain, ia mempunyai reputasi "Logam Yang Maha Kuasa", "Logam Marin", "Logam Ketiga", "Logam Moden" dan sebagainya. Dengan penerokaan berterusan sifat-sifat cemerlang titanium, skop penggunaannya masih berkembang, dan ia akan menjadi logam struktur ketiga selepas keluli dan aluminium. Memandangkan peranan penting titanium dalam pertahanan negara, penerbangan, teknologi tinggi dan bidang lain, ia telah sangat dihargai oleh Amerika Syarikat, Rusia, Britain, Perancis dan kuasa tentera lain serta Jepun dan negara lain, dan disenaraikan sebagai logam struktur utama dengan kepentingan strategik pada abad ke-21. Perkembangan sains dan teknologi titanium, termasuk aloi baharu, teknologi lebur baharu dan teknologi aplikasi, sedang mengalami perubahan pesat. Industri titanium China telah mengalami pasang surut selama hampir 40 tahun. Dengan sokongan negeri, ia telah mencapai kemajuan besar dan menubuhkan sistem industri titanium bebasnya sendiri. Pada tahun 2000, China menghasilkan 1,751 tan span titanium dan 2,206 tan bahan diproses titanium. Pada tahun 2008, China menghasilkan 49,632 tan span titanium, meningkat 27.3 kali ganda dalam 8 tahun. Pada tahun 2008, China menghasilkan 27,737 tan bahan diproses titanium, meningkat sebanyak 11.6 kali ganda. kali.

Disebabkan kos bahan mentah aloi titanium yang tinggi, 70 peratus -80 peratus bahan titanium di luar negara digunakan dalam industri penerbangan dan aeroangkasa. Permintaan untuk aloi titanium dalam bidang penerbangan dan aeroangkasa negara saya juga amat besar. Pada masa ini, bahagian aloi titanium yang digunakan dalam pesawat canggih yang sedang dibangunkan di negara saya ialah kira-kira 10 peratus -12 peratus , bahagian titanium yang digunakan dalam pesawat tentera adalah lebih tinggi, kira-kira 20 peratus -30 peratus , dan bahagian titanium yang digunakan dalam enjin pesawat tentera adalah lebih daripada 30 peratus . . Jumlah titanium yang digunakan dalam roket dan peluru berpandu baharu juga semakin meningkat.

Kertas kerja ini meringkaskan terutamanya kemajuan penyelidikan dan aplikasi titanium dalam bidang penerbangan dan aeroangkasa di Amerika Syarikat, Rusia, Britain, Jepun dan China, yang boleh menjadi rujukan untuk aplikasi dan pembangunan industri titanium negara saya dalam penerbangan. dan bidang aeroangkasa.

Memandangkan konsep reka bentuk pesawat secara beransur-ansur berubah daripada kekuatan statik tulen pada masa lalu kepada keselamatan---seumur hidup, kerosakan---keselamatan, dan sehingga konsep reka bentuk toleransi kerosakan moden, bahan aloi titanium termaju secara beransur-ansur bergerak ke arah tinggi. keliatan patah dan perambatan retak rendah. Kadar aloi titanium tahan kerosakan. Pada masa ini, negara maju asing telah berada di barisan hadapan dalam pembangunan bahan aloi titanium tahan kerosakan baharu dan aplikasinya dalam pesawat canggih, terutamanya seperti kekuatan sederhana Ti-6Al-4VELI dan tinggi -strength Ti-6-222s, dsb. Ia telah berjaya digunakan dalam pesawat generasi baharu seperti American F-22, F-35 dan C-17. Sangat meningkatkan hayat perkhidmatan dan keberkesanan pertempuran pesawat. Dengan pembangunan konsep reka bentuk pesawat, idea reka bentuk toleransi kerosakan struktur aloi titanium juga telah mula mendapat perhatian di negara saya. Sejak "Rancangan Lima Tahun Kesepuluh", negara saya telah membangunkan aloi titanium tahan kerosakan TC4-DT sederhana kekuatan sederhana dan keliatan tinggi serta aloi titanium tahan kerosakan TC21 kekuatan tinggi dan keliatan tinggi TC21, dan mewujudkan pemesinan aloi titanium yang tahan kerosakan. teknologi, yang telah meletakkan asas teknologi aplikasi bahan untuk pembangunan pesawat baharu di negara saya. Untuk memenuhi keperluan pembangunan aloi titanium untuk struktur penerbangan dan aeroangkasa, negara saya telah membangunkan aloi titanium wayar (NiTi) dan paip (TA18), 1300MPa{26}}Mpa secara bebas kekuatan rendah dan keliatan tinggi serta aloi paip. -aloi titanium berkekuatan tinggi (TB8, TB9, TB20), dsb., sistem bahan aloi titanium baharu dengan ciri-ciri Cina untuk struktur pesawat telah dibentuk pada mulanya, dan generasi baharu aloi titanium untuk struktur penerbangan dan aeroangkasa telah ditubuhkan. Prestasi khusus ditunjukkan dalam Jadual 1

Penunjuk teknikal utama aloi titanium struktur tipikal

Ti-6Al-4V (TC4) ialah aloi titanium berkekuatan sederhana yang dibangunkan pada awal 1960-an. Ia mempunyai sifat komprehensif yang sangat baik dan dikenali sebagai aloi sejagat. Ia adalah aloi tujuan am yang terawal dan paling banyak digunakan untuk struktur penerbangan dan aeroangkasa. Aloi titanium, termasuk plat, bar dan penempaan, dsb. Aloi mempunyai sifat kimpalan dan kebolehmesinan yang baik, dan aloi berbutir halus mempunyai keplastikan super, dan komponen kompleks boleh dibuat melalui proses gabungan ikatan pembentukan/penyebaran superplastik (SPF/DB). ). Aloi titanium struktur berkekuatan tinggi secara amnya merujuk kepada aloi dengan kekuatan tegangan lebih daripada 1000MPa. Pada masa ini, aloi titanium berkekuatan tinggi yang mewakili tahap lanjutan antarabangsa dan telah digunakan secara praktikal dalam pesawat terutamanya termasuk aloi jenis metastabil Ti-15-3, 21S, aloi jenis hampir Ti-1023 dan {{16 }}taip aloi titanium dua fasa BT22. Menggunakan aloi titanium struktur berkekuatan tinggi untuk menggantikan keluli struktur berkekuatan tinggi 30CrMnSiA yang biasa digunakan dalam struktur pesawat boleh mengurangkan berat lebih daripada 20 peratus .

Ti-6Al-2Sn-2Zr-2Cr-2Mo (TC21) ialah fasa dua fasa berkekuatan tinggi, keliatan tinggi, tahan kerosakan aloi titanium dibangunkan pada tahun 1970-an. Selepas rawatan termomekanikal, aloi mempunyai kelebihan kekuatan tinggi, toleransi kerosakan yang baik dan rintangan yang sangat baik terhadap pertumbuhan retak keletihan, dan sesuai untuk pembuatan komponen galas beban kekuatan tinggi dan keliatan tinggi. Dengan menambahkan unsur Si, aloi mengekalkan kekuatan tinggi pada suhu sederhana, yang lebih baik daripada Ti-6Al-4V. Lembaran aloi boleh dibentuk secara superplastik pada suhu bilik.

Ti-10V-2Fe-3Al(TB6) ialah aloi titanium dekat beta berkekuatan tinggi dan berkeliaran tinggi yang dibangunkan pada akhir 1970-an. Aloi mempunyai kelebihan kekuatan spesifik yang tinggi, keliatan patah yang baik, kawasan pengerasan yang besar, anisotropi kecil, prestasi penempaan yang baik dan rintangan kakisan yang kuat, dan mempunyai banyak kelebihan aloi titanium metastabil tanpa kehilangan - aloi titanium. Ciri-ciri penyelesaian pepejal boleh memenuhi keperluan reka bentuk toleransi kerosakan dan kecekapan struktur yang tinggi, kebolehpercayaan yang tinggi dan kos yang rendah. Suhu kerja maksimum ialah 320 darjah. Produk utama aloi ini ialah bar, penempaan, plat tebal dan profil. Melalui penyelesaian dan rawatan haba penuaan, padanan kekuatan, keplastikan dan keliatan patah yang baik boleh dicapai, dan ia sesuai untuk pembuatan bahagian struktur dengan keperluan tinggi pada kekuatan dan keliatan patah. Keliatan yang sangat baik dan kadar pertumbuhan retak yang rendah boleh diperolehi dengan rawatan termomekanikal, yang sesuai untuk struktur dengan keperluan keliatan patah yang tinggi.