항공 우주 물질에 티타늄 합금이 필요한 이유는 무엇입니까?

티타늄과 항공은 불용성 관계가 있습니다. 1953 년, 미국에서 DC-T 기계 엔진 포드 및 방화벽의 Douglas 생산에서 티타늄 사용에 처음으로 Titanium Aviation Applications의 역사를 열었습니다. 그 이후로 티타늄은 반세기 이상 항공에 사용되었습니다. 티타늄은 항공기 응용 분야에 적합한 귀중한 속성이 많기 때문에 항공에서 널리 사용될 수 있습니다. 오늘 우리는 항공 재료가 왜 티타늄 합금을 사용해야하는지에 대해 이야기 할 것입니다.

먼저, 티타늄 도입

1948 년, 미국 듀폰은 티타늄 스폰지의 마그네슘 방법으로 만 마그네슘 방법으로 티타늄 스폰지의 산업 생산의 시작을 의미합니다. 티타늄 합금은 강도, 우수한 내식성, 내열성 및 기타 특성으로 인해 다양한 분야에서 널리 사용됩니다.

티타늄은 지구의 지각에 풍부하여 함량이 9 위, 구리, 아연, 주석 및 기타 공통 금속보다 훨씬 높습니다. 티타늄은 많은 암석, 특히 모래와 점토에서 널리 발견됩니다.

둘째, 티타늄의 특성

고강도 : 알루미늄 합금의 1.3 배, 마그네슘 합금의 1.6 배, 금속 재료의 챔피언 인 스테인레스 스틸의 3.5 배.

높은 열 강도 : 온도의 사용은 알루미늄 합금보다 수백도 높으며 장기 작업의 경우 450 ~ 500 °의 온도에있을 수 있습니다.

좋은 부식성 : 산, 알칼리 및 대기 부식 저항, 특히 구덩이 및 응력 부식에 대한 강한 저항.

우수한 저온 성능 : 매우 낮은 간질 요소를 갖는 티타늄 합금 TA7은 -253 ℃에서 어느 정도의 가소성을 유지할 수 있습니다.

높은 화학 활성 : 고온에서의 높은 화학 활성, 공기 중 수소, 산소 및 기타 기체 불순물과 화학적으로 쉽게 반응하여 경화 된 층을 생성합니다.

작은 열전도율, 작은 탄성 계수 : 열전도율은 니켈의 약 1/4, 철의 1/5, 알루미늄 1/14 및 다양한 티타늄 합금은 티타늄보다 약 50% 낮습니다. 티타늄 합금의 탄성 계수는 ​​강철의 약 1/2입니다.

셋째, 티타늄 합금의 분류 및 사용

티타늄 합금은 다음과 같이 나눌 수 있습니다 : 열 내성 합금, 고강도 합금, 부식성 합금 (티타늄-몰리브덴, 티타늄-팔라듐 합금 등), 저온 합금, 특수 기능 합금 (티타늄-철 철 합금). 수소 저장 재료 및 티타늄 - 니켈 메모리 합금) 등.

티타늄과 합금은 오랫동안 사용되지 않았지만 뛰어난 성능으로 인해 여러 명예의 제목을 받았습니다. 첫 번째는 "우주 금속"입니다. 경량, 고강도 및 고온 저항은 특히 비행기 및 다양한 우주선 제조에 특히 적합합니다. 현재 세계에서 생산 된 티타늄 및 티타늄 합금의 약 3/4이 항공 우주 산업에서 사용됩니다. 원래 알루미늄 합금 부품 중 다수는 티타늄 합금으로 변경되었습니다.

넷째, 티타늄 합금의 항공 적용

티타늄 합금은 주로 항공기 및 엔진 제조 재료 (예 : 티타늄 팬, 가압 에어 디스크 및 블레이드, 엔진 덮개, 배기 장치 및 기타 부품 및 항공기의 대형 빔 프레임 및 기타 구조 프레임 부품과 같은 항공기 및 엔진 제조 재료에 사용됩니다. 우주선은 주로 고강도, 부식성 및 저온 저항의 티타늄 합금을 사용하여 다양한 압력 용기, 연료 저장 탱크, 패스너, 기기 스트랩, 프레임 및 로켓 쉘을 제조합니다. 인공 지구 위성, 달 모듈, 유인 우주선 및 우주 셔틀은 티타늄 합금 플레이트 용접을 사용합니다.

1950 년에 F-84 전투기 폭격기에서 처음으로 미국은 후방 동체 열 방패, 윈드 실드, 테일 카울 및 기타 비로드 베어링 구성 요소로 사용되었습니다. 60 년대는 후방 동체에서 중앙 동체로 티타늄 합금을 사용하기 시작했으며, 부분적으로 구조적 철강 제조 스페이서 프레임, 빔, 플랩 및 기타 중요한 하중 부유 구성 요소 대신. 70 년대에, 민간 항공기는 보잉 747 항공기의 티타늄 양과 같이 티타늄 합금을 대량으로 사용하기 시작했으며 항공기의 무게의 28%를 차지했습니다. 3,640 킬로그램 이상의 티타늄이 보잉 747에서 사용되며 항공기 중량의 28%를 차지합니다. 가공 기술의 개발로 로켓, 위성 및 우주선에서도 많은 티타늄 합금을 사용했습니다.

비행기가 더 많이 발전할수록 티타늄이 더 많이 사용됩니다. 항공 우주 티타늄을 사용하는 미국 F-14A 전투기, 기계 무게의 약 25%를 차지합니다. 25.8%에 대한 F-15A 전투기; Titanium 양의 39%를 가진 F119 엔진의 41%의 티타늄 양을 가진 미국 4 세대 전투기는 현재 항공기에서 가장 많은 양의 티타늄입니다.

다섯째, 항공의 티타늄 합금은 적용의 많은 이유입니다.

현대 항공기 내비게이션의 가장 높은 속도는 2.7 배 이상의 소리 속도에 도달했습니다. 따라서 빠른 초음속 비행은 비행기와 공기 마찰을 만들고 많은 열을 생성합니다. 비행 속도가 소리 속도의 2.2 배에 도달하면 알루미늄 합금을 견딜 수 없습니다. 열 내성 티타늄 합금을 사용해야합니다.

Aero-Engine 스러스트 대 중량 비율이 4에서 6로 8 대 10로 증가했을 때, 가압 가스 출구 온도는 이에 따라 200에서 300 ~ 300 ~ 500 ~ 600 ℃로 증가했습니다. 알루미늄은 티타늄 합금으로 변경해야합니다.

최근 몇 년 동안 티타늄 합금 연구의 성능에 관한 과학자들은 지속적으로 새로운 진전을 이룹니다. 티타늄 합금으로 구성된 원래 티타늄, 알루미늄, 바나듐, 550 ~ 600 ℃의 최대 작동 온도 및 새로 개발 된 티타늄 알루미늄 (TIAL) 합금, 최대 작동 온도는 1040 ℃로 증가했다.

고압 압축기 디스크 및 블레이드를 제조하기 위해 스테인리스 스틸 대신 티타늄 합금, 특별한 티타늄 바, 티타늄 시트 및 티타늄 위조는 구조의 무게를 줄일 수 있습니다. 항공기는 무게 감소마다 연료의 4%를 절약 할 수 있습니다. 로켓의 경우, 1kg의 무게 감소는 15km의 범위를 증가시킬 수 있습니다.

6, 티타늄 합금 가공 특성 분석

우선, 절단 구역의 느린 열 소산으로 인해 강철, 알루미늄 1/13, 구리 1/25의 1/4만이 열량에 불과하지 않아 열 균형에 도움이되지 않음으로써 티타늄 합금의 열전도율이 낮습니다. , 열 소산 및 냉각 효과는 매우 열악하고 절단 영역에서 고온을 형성하기 쉽고, 가공 후 부품의 변형으로, 절단 도구의 토크, 빠른 마모의 가장자리 및. 내구성 감소.

둘째, 작은 지역 영역 근처의 절단 나이프에 축적 된 절단 열이 유포하기 쉽지 않도록 티타늄 합금의 열전도율이 낮아서 전면면의 마찰이 증가하고 칩이 쉽지 않으며 절단 열이 쉽지 않습니다. 도구 마모를 가속화하고 가속화합니다. 마지막으로, 티타늄 합금 화학 활동은 높으며, 고온에서의 가공은 절단 도구 재료, 용해, 확산, 끈적 끈적한 나이프, 화상 나이프, 깨진 나이프 및 기타 현상과 반응하기 쉽습니다.