Titaanilla on hajoamaton side lentoliikenteeseen. Vuonna 1953 titaania käytettiin ensimmäistä kertaa Yhdysvalloissa valmistettujen DC-T-lentokoneiden moottorikoteloissa ja paloseinissä, mikä avasi titaanin ilmailusovellusten historian. Siitä lähtien titaania on käytetty ilmailussa puoli vuotta
Yli vuosisadan. Titaania voidaan käyttää laajasti ilmailussa, koska sillä on monia arvokkaita ominaisuuksia, jotka soveltuvat lentokoneisiin. Tänään puhumme siitä, miksi titaaniseosta on käytettävä lentomateriaaleissa.
1, Johdatus titaaniin
Vuonna 1948 yhdysvaltalainen DuPont-yhtiö valmisti tonnia sienititaania magnesiummenetelmällä, mikä merkitsi sienititaanin teollisen tuotannon alkua. Titaaniseosta käytetään laajasti eri aloilla sen korkean ominaislujuuden, hyvän korroosionkestävyyden ja korkean lämmönkestävyyden vuoksi.
Titaania on runsaasti maankuoressa, ja se on yhdeksänneksi, paljon korkeampi kuin kupari, sinkki, tina ja muut yleiset metallit. Titaania löytyy laajalti monista kivistä, erityisesti hiekasta ja savesta.
2, titaanin ominaisuudet
Suuri lujuus: 1,3 kertaa alumiiniseoksella, 1,6 kertaa magnesiumseoksella ja 3,5 kertaa ruostumattomalla teräksellä. Se on metallimateriaalien mestari.
Korkea lämpölujuus: käyttölämpötila on useita satoja asteita korkeampi kuin alumiiniseoksella, ja se voi toimia 450 ~ 500 asteessa pitkään.
Hyvä korroosionkestävyys: haponkestävyys, alkalinkestävyys, ilmakehän korroosionkestävyys, erityisen vahva pistekorroosion ja jännityskorroosionkestävyys.
Hyvä suorituskyky matalissa lämpötiloissa: titaaniseos TA7, jossa on erittäin vähän välielementtejä, voi silti säilyttää tietyn plastisuuden - 253 asteessa.
Korkea kemiallinen aktiivisuus: korkea kemiallinen aktiivisuus korkeassa lämpötilassa, helppo reagoida vedyn, hapen ja muiden kaasun epäpuhtauksien kanssa muodostaen kovettuneen kerroksen.
Pieni lämmönjohtavuus ja pieni kimmokerroin: lämmönjohtavuus on noin 1/4 nikkelistä, 1/5 raudasta ja 1/14 alumiinista. Erilaisten titaaniseosten lämmönjohtavuus on noin 50 % pienempi kuin titaanin. Titaaniseoksen kimmomoduuli on noin 1/2 teräksen kimmomoduulista.
3, titaaniseoksen luokitus ja käyttö
Titaaniseokset voidaan jakaa lämmön-kestäviin seoksiin, lujat{1}}seokset, korroosion-kestävät seokset (titaanimolybdeeni, titaanipalladiumlejeeringit jne.), matalan-lämpötilojen seoksiin ja erityisiin funktionaalisiin seoksiin (titaani- ja rauta- ja vetytanium-varastomateriaalit jne.).
Vaikka titaanin ja sen seosten käyttöhistoria ei ole pitkä, ne ovat voittaneet monia loistavia titteleitä erinomaisen suorituskyvynsä ansiosta. Ensimmäinen voitto oli "avaruusmetalli". Se on kevyt, vahva lujuus ja kestää korkeita lämpötiloja, sopii erityisesti lentokoneiden ja
Erilaisia avaruusaluksia. Tällä hetkellä noin kolme neljäsosaa maailmassa tuotetusta titaanista ja titaaniseoksista käytetään ilmailuteollisuudessa. Monet alun perin alumiiniseoksesta valmistetut osat on korvattu titaaniseoksella.
4, titaaniseoksen käyttö ilmailussa
Titaaniseosta käytetään pääasiassa lentokoneiden ja moottoreiden valmistusmateriaalina, kuten takotaan titaanituulettimet, kompressorilevyt ja siivet, moottorin suojukset, pakolaitteet ja muut osat sekä rakenteelliset runko-osat, kuten lentokoneiden palkit ja väliseinät. Avaruusalus käyttää pääasiassa korkeaa ominaislujuutta titaaniseoksesta
Aste, korroosionkestävyys ja matalan lämpötilan kesto erilaisten paineastioiden, polttoainesäiliöiden, kiinnikkeiden, instrumenttihihnojen, runkojen ja raketin kuorien valmistukseen. Keinotekoiset maasatelliitit, kuumoduulit, miehitetyt avaruusalukset ja avaruussukkulat käyttävät myös titaaniseoksesta valmistettuja levyhitsauksia.
Vuonna 1950 sitä käytettiin ensimmäisen kerran F-84-hävittäjäpommikoneissa ei-kantavina komponentteina, kuten takarungon lämmöneristyspaneelina, tuulenohjaimen suojuksena ja peräsuojuksena. 1960-luvulta lähtien titaaniseoksen käyttö on siirtynyt takarungosta keskirunkoon korvaamalla osittain rakenneteräksen väliseinien runkojen, palkkien valmistuksessa.
Läppäliukukisko ja muut tärkeät laakerikomponentit. 1970-luvulta lähtien suuri määrä titaaniseoksia on käytetty siviililentokoneissa. Esimerkiksi Boeing 747 -koneissa käytetty titaanimäärä on yli 3640 kiloa, mikä on 28 % lentokoneen painosta. Prosessointitekniikan kehittyessä raketteissa, keinotekoisissa satelliiteissa ja avaruuslennoissa
Aluksella käytettiin myös suuri määrä titaaniseosta.
Mitä edistyneempi lentokone, sitä enemmän se käyttää titaania. F-14A-hävittäjissä käytetyn titaaniseoksen osuus on noin 25 % lentokoneen painosta; 25,8 % F-15A-hävittäjälle; Yhdysvaltain neljännen sukupolven hävittäjän titaanin kulutus on 41 % ja sen F119-moottorin titaanin kulutus on 39 %, mikä on tällä hetkellä eniten titaania kuluttava lentokone.
5, syyt, miksi titaaniseosta käytetään laajalti ilmailussa
Nykyaikaisten lentokoneiden huippunopeus on saavuttanut yli 2,7 kertaa äänennopeuden. Tällainen nopea yliäänilento saa lentokoneen hankaamaan ilmaa vasten ja tuottamaan paljon lämpöä. Kun lentonopeus saavuttaa 2,2 kertaa äänennopeuden, alumiiniseos ei kestä sitä. pakko
Käytetään korkeita lämpötiloja kestävää titaaniseosta.
Kun ilmamoottorin työntövoima-painosuhdetta nostetaan 4:stä 6:een 8:aan 10:een ja kompressorin ulostulolämpötilaa nostetaan vastaavasti 200:sta 300 asteeseen 500:sta 600 asteeseen, alun perin alumiinista valmistettu matalapaineinen -kompressorin levy ja terä on korvattava titaaniseoksella.
Viime vuosina tiedemiehet ovat edistyneet titaaniseosten ominaisuuksien tutkimuksessa. Alkuperäisen titaaniseoksen, joka koostuu titaanista, alumiinista ja vanadiinista, suurin käyttölämpötila on 550 astetta ~ 600 astetta, kun taas äskettäin kehitetyn alumiinititanaatti (TiAl) -lejeeringin maksimi käyttölämpötila on 550 astetta - 600 astetta
Lämpötila on nostettu 1040 asteeseen.
Titaaniseoksen käyttäminen ruostumattoman teräksen sijaan korkeapaineisten{0}}kompressorilevyjen ja -terien valmistukseen voi vähentää rakenteen painoa. Polttoainetta voidaan säästää 4 % jokaista lentokoneen 10 %:n painonpudotusta kohden. Raketissa jokainen 1 painokilo voi lisätä kantamaa 15 km.
6, Titaaniseoksen työstöominaisuuksien analyysi
Ensinnäkin titaaniseoksen lämmönjohtavuus on alhainen, vain 1/4 teräksen, 1/13 alumiinin ja 1/25 kuparin lämmönjohtavuudesta. Leikkausalueen hitaasta lämmönpoistosta johtuen se ei edistä lämpötasapainoa. Leikkausprosessin aikana lämmönpoisto ja jäähdytysvaikutus ovat erittäin huonot, ja leikkausalueelle on helppo muodostaa korkea lämpötila
Takaosan muodonmuutos ja takajousto ovat suuria, mikä lisää leikkaustyökalun vääntömomenttia, nopeaa reunan kulumista ja heikentää kestävyyttä.
Toiseksi titaaniseoksen alhainen lämmönjohtavuus saa leikkauslämmön kerääntymään pienelle alueelle leikkaustyökalun lähellä, jota ei ole helppo hajauttaa. Haravan pinnan kitka kasvaa, mikä ei ole helppoa poistaa lastuja. Leikkauslämpöä ei ole helppo hajauttaa, mikä nopeuttaa työkalun kulumista. Lopuksi titaaniseoksen kemiallinen aktiivisuus
Korkea, helposti reagoiva työkalumateriaalin kanssa, kun sitä käsitellään korkeassa lämpötilassa, muodostaen liukenemista ja diffuusiota, mikä johtaa työkalun tarttumiseen, palamiseen ja rikkoutumiseen.
