Зашто морамо користити легуру титана као материјал ваздухоплова за ваздушни транспорт?

1. Увођење титана

Америчка компанија ДуПонт је 1948. године користила магнезијумску методу за производњу тона титанијумске спужве - то је означило почетак индустријске производње титанијумске спужве. Легуре титана се широко користе у разним пољима због своје високе специфичне чврстоће, добре отпорности на корозију и велике отпорности на топлоту. Титана има пуно у земљиној кори, заузимајући девето место по садржају, много више од уобичајених метала као што су бакар, цинк и калај. Титан је широко присутан у многим стенама, посебно песку и глини.

2.Карактеристике титана

Висока чврстоћа: 1,3 пута легуре алуминијума, 1,6 пута легуре магнезијума, 3,5 пута нерђајућег челика, првак међу металним материјалима.

Висока топлотна чврстоћа: Радна температура је неколико стотина степени виша од температуре легуре алуминијума и може дуго радити на температури од 450 до 500 ℃.

Добра отпорност на корозију: отпорност на киселине, алкалије, отпорност на атмосферску корозију, посебно јака отпорност на корозију у облику јаме и корозију на стрес.

Добре перформансе на ниским температурама: Легура титана ТА7 са изузетно ниским интерстицијским елементима може да одржи одређени степен пластичности на -253 ° Ц.

Висока хемијска активност: Хемијска активност је висока на високој температури и лако реагује са нечистоћама гаса као што су водоник и кисеоник у ваздуху и формира очврсли слој.

Топлотна проводљивост је мала, а модул еластичности је мали: топлотна проводљивост је око 1/4 никла, 1/5 гвожђа и 1/14 алуминијума. Топлотна проводљивост различитих легура титана је око 50% нижа од проводљивости титана. Модул еластичности легуре титана је око 1/2 модула челика.

3.Класификација и употреба легура титана

Легуре титана могу се поделити на легуре отпорне на топлоту, легуре високе чврстоће, легуре отпорне на корозију (титанијум-молибден, легуре титанијум-паладијум итд.), Легуре на ниским температурама и посебне функционалне легуре (материјали за складиштење водоника титанијум-гвожђе) и легуре меморије од титан-никла) Чекај. Иако историја титана и његових легура није дуга, али је због својих супериорних перформанси освојио многе почасне титуле. Прва освојена титула је ГГ куот; Спаце Метал ГГ куот ;. Лагане је тежине, јак и отпоран на високе температуре, а посебно је погодан за производњу авиона и разних свемирских летелица. Тренутно се око три четвртине титана и легура титана произведених у свету користи у ваздухопловној индустрији. Многи делови који су првобитно користили легуре алуминијума променили су се у легуре титана.

4. Ваздухопловна примена легура титана

Легуре титана се углавном користе у материјалима за производњу авиона и мотора, као што су ковани вентилатори од титана, дискови и лопатице компресора, хаубе мотора, издувни уређаји и други делови, као и структурни делови оквира као што су оквири носача авиона. Летелица углавном користи високу специфичну чврстоћу, отпорност на корозију и отпорност титанијума на ниске температуре за производњу различитих посуда под притиском, резервоара за гориво, причвршћивача, трака за инструменте, оквира и ракетних шкољки. Вештачки земљани сателити, месечеви модули, свемирске летелице са посадом и свемирске шатлове такође користе заварене делове од лимова титанијума. Зашто морамо да користимо легуру титана за материјал ваздухоплова за ваздушни транспорт? 1950. године Сједињене Државе су га први пут користиле на борбеним бомбардерима Ф-84 као неоптерећене компоненте као што су топлотни штитови задњег трупа, дефлектори ветра и поклопци репа. Од шездесетих година прошлог века, употреба легуре титана прешла је са задњег трупа на средњи труп, делимично замењујући конструкцијски челик како би се направиле важне носеће компоненте као што су преграде, греде и клизни поклопци. Од 1970-их, цивилни авиони су почели да користе легуре титана у великим количинама. На пример, путнички авион Боеинг 747 користи више од 3.640 килограма титана, што чини 28% тежине авиона ГГ # 39; Развојем технологије обраде велика количина легуре титана користи се и у ракетама, вештачким сателитима и свемирским летелицама. Што је авион напреднији, више се користи титан. Легура титана коју користе амерички борбени авиони Ф-14А чини око 25% тежине летелице; борбени авиони Ф-15А чине 25,8%; амерички борбени авиони четврте генерације користе 41% титана, а мотор Ф119 39% титана. Авион са највећом количином титана.

5. Разлог зашто се легура титана широко користи у ваздухопловству

Највећа брзина модерних авиона достигла је више од 2,7 пута већу брзину од звука. Такав брзи надзвучни лет проузроковаће да се летелица трља о ваздух и генерише пуно топлоте. Када брзина лета достигне 2,2 пута већу брзину од звука, легура алуминијума то не може издржати. Морају се користити легуре титана отпорне на високе температуре. Када се однос потиска и тежине ваздушног мотора повећа са 4-6 на 8-10, а температура излаза компресора повећа са 200-300 ℃ на 500-600 ℃, направљени су оригинални дискови и лопатице компресора ниског притиска алуминијума мора се променити у легуру титана. Последњих година научници континуирано напредују у новом истраживању својстава легура титана. Оригинална легура титана састављена од титанијума, алуминијума и ванадијума има максималну радну температуру од 550 ° Ц до 600 ° Ц, док новоразвијена легура титанијумског алуминијума (ТиАл) има максималну радну температуру од 1040 ° Ц. Коришћење легуре титанијума уместо нерђајућег челика за производњу дискова и лопатица компресора високог притиска може смањити структурну тежину. Сваких 10% смањења тежине авиона може уштедети 4% горива. За ракету, свако смањење килограма од 1 кг може повећати домет од 15 км.

6.Анализа карактеристика обраде легуре титана

Прво, топлотна проводљивост титанијумових легура је ниска, само 1/4 челика, 1/13 алуминијума и 1/25 бакра. Због спорог расипања топлоте у зони резања, то није погодно за равнотежу топлоте. Током процеса сечења, ефекат расипања топлоте и хлађења је врло лош и лако се формира висока температура у зони сечења. Након обраде, деформација и одскок делова су велики, што доводи до повећања обртног момента алата за резање и брзог хабања резне ивице. Трајност је смањена. Друго, ниска топлотна проводљивост легуре титана чини да се топлота резања тешко одводи на малом простору у близини алата за резање. Трење чеоне површине грабуље је повећано, уклањање иверја није лако, а топлота сечења се тешко одводи, што убрзава хабање алата. Напокон, легуре титана имају високу хемијску активност и лако реагују са материјалима алата када се обрађују на високим температурама, формирајући растварање и дифузију, узрокујући лепљење, сагоревање и ломљење ножа.