Kodėl titano lydiniai reikalingi aviacinėms medžiagoms?

Titano ir aviacijos ryšys yra nenutrūkstamas. 1953 m. titano panaudojimas JAV „Douglas Company“ gaminamų DC-T orlaivių variklių korpusuose ir ugniasienėse, taip atveriant titano aviacijos ir kosmoso taikymo istoriją. Nuo tada titanas aviacijoje naudojamas daugiau nei pusę amžiaus. Titanas gali būti plačiai naudojamas aviacijoje, nes turi daug vertingų savybių, tinkamų naudoti orlaiviuose. Šiandien kalbėsime apie tai, kodėl aviacinėse medžiagose turi būti naudojamas titano lydinys.

Pirma, titano įvedimas

1948 m. JAV DuPont tik magnio metodu pagamino tonas titano kempinės – tai žymi pramoninės titano kempinės gamybos pradžią. Titano lydinys yra plačiai naudojamas įvairiose srityse dėl savo didelio stiprumo, gero atsparumo korozijai, atsparumo karščiui ir kitų savybių.

Titano yra gausu žemės plutoje, jis užima devintą vietą, kur kas didesnis nei vario, cinko, alavo ir kitų paprastų metalų. Titano randama daugelyje uolienų, ypač smėlyje ir molyje.

Antra, titano savybės

Didelis stiprumas: 1,3 karto didesnis nei aliuminio lydinio, 1,6 karto didesnis nei magnio lydinio, 3,5 karto didesnis nei nerūdijančio plieno, metalo medžiagų.

Didelis šiluminis stiprumas: temperatūra yra keliais šimtais laipsnių aukštesnė nei aliuminio lydinio, gali būti 450–500 laipsnių temperatūroje ilgalaikiam darbui.

Geras atsparumas korozijai: atsparumas rūgštims, šarmams ir atmosferinei korozijai, ypač stiprus atsparumas taškinei ir įtempių korozijai.

Geras veikimas žemoje temperatūroje: titano lydinys TA7 su labai mažais tarpinių elementų gali išlaikyti tam tikrą plastiškumo laipsnį esant -253 laipsniui.

Didelis cheminis aktyvumas: didelis cheminis aktyvumas aukštoje temperatūroje, lengvai chemiškai reaguoja su vandeniliu, deguonimi ir kitomis dujinėmis priemaišomis ore, sudarydamas sukietėjusį sluoksnį.

Mažas šilumos laidumas, mažas elastingumo modulis: šilumos laidumas yra apie 1/4 nikelio, 1/5 geležies, 1/14 aliuminio, o įvairių titano lydinių šilumos laidumas yra apie 50% mažesnis nei titano. Titano lydinio tamprumo modulis yra apie 1/2 plieno.

Trečia, titano lydinio klasifikavimas ir naudojimas

Titano lydinius galima skirstyti į: karščiui atsparius lydinius, didelio stiprumo lydinius, korozijai atsparius lydinius (titano – molibdeno, titano – paladžio lydinius ir kt.), žemos temperatūros lydinius, taip pat specialius funkcinius lydinius (titanas – geležis). vandenilio saugojimo medžiagos ir titano – nikelio lydiniai) ir pan.

Nors titanas ir jo lydiniai jau seniai nenaudojami, dėl puikių eksploatacinių savybių jie buvo apdovanoti keliais garbingais titulais. Pirmasis yra „kosminis metalas“. Dėl lengvo svorio, didelio stiprumo ir atsparumo aukštai temperatūrai jis ypač tinkamas lėktuvų ir įvairių erdvėlaivių gamybai. Šiuo metu maždaug trys ketvirtadaliai pasaulyje pagaminamo titano ir titano lydinių yra naudojami aviacijos ir kosmoso pramonėje. Daugelis originalių aliuminio lydinio dalių buvo pakeistos į titano lydinį.

Ketvirta, titano lydinio taikymas aviacijoje

Titano lydinys daugiausia naudojamas orlaivių ir variklių gamybos medžiagoms, tokioms kaip kalimo titano ventiliatorius, suslėgto oro diskas ir mentės, variklio dangtis, išmetimo įtaisas ir kitos dalys, taip pat orlaivio didelių sijų rėmas ir kitos konstrukcinės rėmo dalys. Erdvėlaiviai daugiausia naudoja didelio stiprumo, atsparumo korozijai ir žemai temperatūrai titano lydinius įvairiems slėginiams indams, kuro talpykloms, tvirtinimo detalėms, instrumentų diržams, rėmams ir raketų sviediniams gaminti. Dirbtiniai Žemės palydovai, Mėnulio modulis, pilotuojami erdvėlaiviai ir erdvėlaiviai taip pat naudoja titano lydinio plokščių suvirinimą.

1950 m. JAV F-84 naikintuvuose-bombonešyje buvo naudojamas kaip galinis fiuzeliažo šilumos skydas, apsauga nuo vėjo, uodegos gaubtas ir kiti nelaikantys komponentai. 60-ieji pradėjo naudoti titano lydinius nuo galinio fiuzeliažo iki vidurinio fiuzeliažo, iš dalies vietoj konstrukcinių plieno gamybos tarpinių rėmų, sijų, atvartų, slydimo bėgių ir kitų svarbių laikančiųjų komponentų. 70-aisiais civiliniai orlaiviai pradėjo naudoti titano lydinius dideliais kiekiais, pavyzdžiui, keleiviniame lėktuve Boeing 747 titano kiekis siekė 3640 kilogramų titano. Daugiau nei 28% mašinos svorio. Tobulėjant apdorojimo technologijoms, raketose, palydovuose ir erdvėlaiviuose taip pat buvo naudojama daug titano lydinių.

Kuo daugiau lėktuvo, tuo daugiau sunaudojama titano. US F{0}}Naikintuvas, kuriame naudojamas titano lydinys, sveriantis apie 25 % mašinos svorio; F-15Kovotojas už 25,8 proc.; JAV ketvirtos kartos naikintuvas su 41% titano F119 varikliu, kurio titano kiekis yra 39%, šiuo metu naudoja titano kiekį didelius orlaivius.

Išversta naudojant www.DeepL.com/Translator (nemokama versija)

Titano ir aviacijos ryšys yra nenutrūkstamas. 1953 m. titano panaudojimas JAV „Douglas Company“ gaminamų DC-T orlaivių variklių korpusuose ir ugniasienėse, taip atveriant titano aviacijos ir kosmoso taikymo istoriją. Nuo tada titanas aviacijoje naudojamas daugiau nei pusę amžiaus. Titanas gali būti plačiai naudojamas aviacijoje, nes turi daug vertingų savybių, tinkamų naudoti orlaiviuose. Šiandien kalbėsime apie tai, kodėl aviacinėse medžiagose turi būti naudojamas titano lydinys.

Pirma, titano įvedimas

1948 m. JAV DuPont tik magnio metodu pagamino tonas titano kempinės – tai žymi pramoninės titano kempinės gamybos pradžią. Titano lydinys yra plačiai naudojamas įvairiose srityse dėl savo didelio stiprumo, gero atsparumo korozijai, atsparumo karščiui ir kitų savybių.

Titano yra gausu žemės plutoje, jis užima devintą vietą, kur kas didesnis nei vario, cinko, alavo ir kitų paprastų metalų. Titano randama daugelyje uolienų, ypač smėlyje ir molyje.

Antra, titano savybės

Didelis stiprumas: 1,3 karto didesnis nei aliuminio lydinio, 1,6 karto didesnis nei magnio lydinio, 3,5 karto didesnis nei nerūdijančio plieno, metalo medžiagų.

Didelis šiluminis stiprumas: temperatūra yra keliais šimtais laipsnių aukštesnė nei aliuminio lydinio, gali būti 450–500 laipsnių temperatūroje ilgalaikiam darbui.

Geras atsparumas korozijai: atsparumas rūgštims, šarmams ir atmosferinei korozijai, ypač stiprus atsparumas taškinei ir įtempių korozijai.

Geras veikimas žemoje temperatūroje: titano lydinys TA7 su labai mažais tarpinių elementų gali išlaikyti tam tikrą plastiškumo laipsnį esant -253 laipsniui.

Didelis cheminis aktyvumas: didelis cheminis aktyvumas aukštoje temperatūroje, lengvai chemiškai reaguoja su vandeniliu, deguonimi ir kitomis dujinėmis priemaišomis ore, sudarydamas sukietėjusį sluoksnį.

Mažas šilumos laidumas, mažas elastingumo modulis: šilumos laidumas yra apie 1/4 nikelio, 1/5 geležies, 1/14 aliuminio, o įvairių titano lydinių šilumos laidumas yra apie 50% mažesnis nei titano. Titano lydinio tamprumo modulis yra apie 1/2 plieno.

Trečia, titano lydinio klasifikavimas ir naudojimas

Titano lydinius galima skirstyti į: karščiui atsparius lydinius, didelio stiprumo lydinius, korozijai atsparius lydinius (titano – molibdeno, titano – paladžio lydinius ir kt.), žemos temperatūros lydinius, taip pat specialius funkcinius lydinius (titanas – geležis). vandenilio saugojimo medžiagos ir titano – nikelio lydiniai) ir pan.

Nors titanas ir jo lydiniai jau seniai nenaudojami, dėl puikių eksploatacinių savybių jie buvo apdovanoti keliais garbingais titulais. Pirmasis yra „kosminis metalas“. Dėl lengvo svorio, didelio stiprumo ir atsparumo aukštai temperatūrai jis ypač tinkamas lėktuvų ir įvairių erdvėlaivių gamybai. Šiuo metu maždaug trys ketvirtadaliai pasaulyje pagaminamo titano ir titano lydinių yra naudojami aviacijos ir kosmoso pramonėje. Daugelis originalių aliuminio lydinio dalių buvo pakeistos į titano lydinį.

Ketvirta, titano lydinio taikymas aviacijoje

Titano lydinys daugiausia naudojamas orlaivių ir variklių gamybos medžiagoms, tokioms kaip kalimo titano ventiliatorius, suslėgto oro diskas ir mentės, variklio dangtis, išmetimo įtaisas ir kitos dalys, taip pat orlaivio didelių sijų rėmas ir kitos konstrukcinės rėmo dalys. Erdvėlaiviai daugiausia naudoja didelio stiprumo, atsparumo korozijai ir žemai temperatūrai titano lydinius įvairiems slėginiams indams, kuro talpykloms, tvirtinimo detalėms, instrumentų diržams, rėmams ir raketų sviediniams gaminti. Dirbtiniai Žemės palydovai, Mėnulio modulis, pilotuojami erdvėlaiviai ir erdvėlaiviai taip pat naudoja titano lydinio plokščių suvirinimą.

1950 m. JAV F-84 naikintuvuose-bombonešyje buvo naudojamas kaip galinis fiuzeliažo šilumos skydas, apsauga nuo vėjo, uodegos gaubtas ir kiti nelaikantys komponentai. 60-ieji pradėjo naudoti titano lydinius nuo galinio fiuzeliažo iki vidurinio fiuzeliažo, iš dalies vietoj konstrukcinių plieno gamybos tarpinių rėmų, sijų, atvartų, slydimo bėgių ir kitų svarbių laikančiųjų komponentų. 70-aisiais civiliniai orlaiviai pradėjo naudoti titano lydinius dideliais kiekiais, pavyzdžiui, keleiviniame lėktuve Boeing 747 titano kiekis siekė 3640 kilogramų titano. Daugiau nei 28% mašinos svorio. Tobulėjant apdorojimo technologijoms, raketose, palydovuose ir erdvėlaiviuose taip pat buvo naudojama daug titano lydinių.

Kuo daugiau lėktuvo, tuo daugiau sunaudojama titano. US F{0}}Naikintuvas, kuriame naudojamas titano lydinys, sveriantis apie 25 % mašinos svorio; F-15Kovotojas už 25,8 proc.; JAV ketvirtos kartos naikintuvas su 41% titano F119 varikliu, kurio titano kiekis yra 39%, šiuo metu naudoja titano kiekį didelius orlaivius.

V. Titano lydinys aviacijoje yra daug priežasčių, dėl kurių galima naudoti

Šiuolaikinė orlaivių navigacija Didelis greitis pasiekė 2,7 karto didesnį garso greitį. Taigi greitas viršgarsinis skrydis sukels orlaivių ir oro trintį ir gamins daug šilumos. Kai skrydžio greitis pasiekia 2,2 karto didesnį nei garso greitis, aliuminio lydinys negali atlaikyti. Turi būti naudojamas karščiui atsparus titano lydinys.

Kai aviacinio variklio traukos ir svorio santykis nuo 4 iki 6 padidėjo iki 8 iki 10, suslėgtų dujų išleidimo temperatūra atitinkamai pakilo nuo 200 iki 300 laipsnių iki 500 iki 600 laipsnių, buvo pagaminti originalūs žemo slėgio slėgio dujų diskai ir mentės. aliuminio lydinys turi būti pakeistas į titano lydinį.

Pastaraisiais metais mokslininkai titano lydinio mokslinius tyrimus atlieka ir nuolat daro naują pažangą. Pradinė titano, aliuminio, vanadžio titano lydinio sudėtis, aukšta 550–600 laipsnių darbinė temperatūra ir naujai sukurto titano aliuminio (TiAl) lydinys, aukšta darbinė temperatūra padidėjo iki 1040 laipsnių.

Titano lydinys, o ne nerūdijantis plienas, skirtas gaminti aukšto slėgio kompresoriaus diską ir mentę, gali sumažinti konstrukcijos svorį. Lėktuvai gali sutaupyti 4% degalų kas 10% sumažinę svorį. Raketų atveju kiekvienas svorio sumažinimas 1 kg gali padidinti atstumą 15 km.

Šeši, titano lydinio apdirbimo charakteristikų analizė

Visų pirma, mažas titano lydinio šilumos laidumas, tik 1/4 plieno, aliuminio 1/13, vario 1/25, dėl lėto šilumos išsklaidymo pjovimo zonoje, nepalankaus terminio balanso, pjovimo procese. , šilumos išsklaidymo ir aušinimo efektas yra labai prastas, lengvai susidaro aukšta temperatūra pjovimo zonoje, dalių deformacija po apdirbimo atsimuša, todėl padidėja pjovimo įrankio sukimo momentas, greito susidėvėjimo krašto kraštas ir sumažintas patvarumas.

Antra, mažas titano lydinio šilumos laidumas, todėl pjovimo šilumą, susikaupusią pjovimo peiliu šalia nedidelio ploto, nėra lengva paskleisti, padidėja priekinio paviršiaus trintis, nesunku susmulkinti, pjovimo šilumą nėra lengva paskleisti, paspartinti įrankių nusidėvėjimą. Po to, titano lydinio cheminis aktyvumas yra didelis, apdorojimas aukštoje temperatūroje lengvai reaguoja su įrankio medžiaga, susidaro tirpimas, difuzija, dėl ko peilis prilimpa, dega peilis, lūžta peilis ir kiti reiškiniai.

Išversta naudojant www.DeepL.com/Translator (nemokama versija)

V. Titano lydinys aviacijoje yra daug priežasčių, dėl kurių galima naudoti

Šiuolaikinė orlaivių navigacija Didelis greitis pasiekė 2,7 karto didesnį garso greitį. Taigi greitas viršgarsinis skrydis sukels orlaivių ir oro trintį ir gamins daug šilumos. Kai skrydžio greitis pasiekia 2,2 karto didesnį nei garso greitis, aliuminio lydinys negali atlaikyti. Turi būti naudojamas karščiui atsparus titano lydinys.

Kai aviacinio variklio traukos ir svorio santykis nuo 4 iki 6 padidėjo iki 8 iki 10, suslėgtų dujų išleidimo temperatūra atitinkamai pakilo nuo 200 iki 300 laipsnių iki 500 iki 600 laipsnių, buvo pagaminti originalūs žemo slėgio slėgio dujų diskai ir mentės. aliuminio lydinys turi būti pakeistas į titano lydinį.

Pastaraisiais metais mokslininkai titano lydinio mokslinius tyrimus atlieka ir nuolat daro naują pažangą. Pradinė titano, aliuminio, vanadžio titano lydinio sudėtis, aukšta 550–600 laipsnių darbinė temperatūra ir naujai sukurto titano aliuminio (TiAl) lydinys, aukšta darbinė temperatūra padidėjo iki 1040 laipsnių.

Titano lydinys, o ne nerūdijantis plienas, skirtas gaminti aukšto slėgio kompresoriaus diską ir mentę, gali sumažinti konstrukcijos svorį. Lėktuvai gali sutaupyti 4% degalų kas 10% sumažinę svorį. Raketų atveju kiekvienas svorio sumažinimas 1 kg gali padidinti atstumą 15 km.

Šeši, titano lydinio apdirbimo charakteristikų analizė

Visų pirma, mažas titano lydinio šilumos laidumas, tik 1/4 plieno, aliuminio 1/13, vario 1/25, dėl lėto šilumos išsklaidymo pjovimo zonoje, nepalankaus terminio balanso, pjovimo procese. , šilumos išsklaidymo ir aušinimo efektas yra labai prastas, lengvai susidaro aukšta temperatūra pjovimo zonoje, dalių deformacija po apdirbimo atsimuša, todėl padidėja pjovimo įrankio sukimo momentas, greito susidėvėjimo krašto kraštas ir sumažintas patvarumas.

Antra, mažas titano lydinio šilumos laidumas, todėl pjovimo šilumą, susikaupusią pjovimo peiliu šalia nedidelio ploto, nėra lengva paskleisti, padidėja priekinio paviršiaus trintis, nesunku susmulkinti, pjovimo šilumą nėra lengva paskleisti, paspartinti įrankių nusidėvėjimą. Po to, titano lydinio cheminis aktyvumas yra didelis, apdorojimas aukštoje temperatūroje lengvai reaguoja su įrankio medžiaga, susidaro tirpimas, difuzija, dėl ko peilis prilimpa, dega peilis, lūžta peilis ir kiti reiškiniai.