توسعه و کاربرد ويژگی های آليهای تيتانيوم برای هوافضا
معرفی آلي هاي تيتانيوم براي هوافضا
از زمان تولید صنعتی تیتانیوم در دهه ۱۹۴۰، به دلیل استحکام بالا، مقاومت در برابر خوردگی خوب، عملکرد غیر مغناطیسی، عملکرد خوب و سایر مزایا و همچنین ابررسانایی، حافظه و مزایای دیگر، به طور گسترده ای در هوافضا، صنعت نظامی، دریایی مورد استفاده قرار گرفته است. در زمینه های توسعه، پتروشیمی، تولید برق، ابررسانایی و غیره، شهرت «فلز توانا»، «مارین متال»، «فلز سوم»، «فلز مدرن» و... را دارد. با اکتشاف مداوم خواص عالی تیتانیوم، دامنه کاربرد آن هنوز در حال گسترش است، و پس از فولاد و آلومینیوم به سومین فلز ساختاری تبدیل خواهد شد. با توجه به نقش مهم تیتانیوم در دفاع ملی، هوانوردی، فناوری بالا و دیگر زمینه ها، ارزش بالایی از سوی آمریکا، روسیه، بریتانیا، فرانسه و دیگر قدرت های نظامی و ژاپن و دیگر کشورها داشته است و در قرن بیست و یکم به عنوان یک فلز ساختاری کلیدی با اهمیت استراتژیک ذکر شده است. توسعه علم و فناوری تیتانیوم از جمله فناوری های جدید، فناوری های جدید ذوب و فناوری های کاربرد، دستخوش تغییرات سریعی است. صنعت تیتانیوم چین نزدیک به ۴۰ سال است که ً ً ً ً ً ً ً ً ً ً ً ً ً ً ً ً ً ً ً را تجربه کرده است. با حمایت دولت پیشرفت های زیادی داشته و سیستم مستقل صنعت تیتانیوم خود را تأسیس کرده است. در سال ۲۰ چین ۱۷۵۱ تن اسفنج تیتانیوم و ۲۲۰۶ تن مواد فرآوری شده تیتانیوم تولید کرد. در سال ۲۰۰۸ چین ۴۹٬۶۳۲ تن اسفنج تیتانیوم تولید کرد که این افزایش ۲۷٫۳ برابر در ۸ سال بود. در سال ۲۰۰۸ چین ۲۷٬۷۳۷ تن مواد فرآوری شده تیتانیوم تولید کرد که ۱۱٫۶ برابر افزایش داشت. بار.
با توجه به هزینه بالای مواد اولیه تیتانیوم، ۷۰٪-۸۰٪ از مواد تیتانیوم در خارج از کشور در صنایع هوانوردی و هوافضا استفاده می شود. تقاضا برای آلومینیوم تیتانیوم در زمینه های هوانوردی و هوافضای کشورم نیز به ویژه بزرگ است. در حال حاضر نسبت آلومینیوم مورد استفاده در هواپیماهای پیشرفته در حال توسعه در کشور من حدود 10 تا 12 درصد، نسبت تیتانیوم مورد استفاده در هواپیماهای نظامی بیشتر، حدود 20 تا 30 درصد و نسبت تیتانیوم مورد استفاده در موتورهای هواپیماهای نظامی بیش از 30 درصد است. . میزان تیتانیوم مورد استفاده در موشک ها و موشک های جدید نیز در حال افزایش است.
این مقاله عمدتاً به خلاصه پیشرفت تحقیق و کاربرد تیتانیوم در زمینه های هوانوردی و هوافضا در ایالات متحده، روسیه، بریتانیا، ژاپن و چین می رسد که می تواند به عنوان مرجعی برای کاربرد و توسعه صنعت تیتانیوم کشورم در زمینه های هوانوردی و هوافضا خدمت کند.
کاربرد آلي هاي تيتانيوم سازه
از آنجا که مفهوم طراحی هواپیما به تدریج از قدرت ایستای خالص در گذشته به ایمنی--- عمر، آسیب--- ایمنی تغییر می کند، و تا زمانی که مفهوم طراحی تحمل آسیب مدرن، مواد پیشرفته آلومینیوم به تدریج به سمت چقرمگی شکستگی بالا و انتشار ترک پایین حرکت می کنند. نرخ آلي هاي تيتانيوم قابل تحمل آسيب. در حال حاضر کشورهای توسعه یافته خارجی در توسعه مواد جدید مقاوم به تحمل تیتانیوم و کاربرد آن ها در هواپیماهای پیشرفته به ویژه مانند Ti-6Al-4VELI با قدرت متوسط و Ti-6-222s با قدرت بالا و غیره در صدر قرار گرفته اند. این هواپیما با موفقیت در هواپیماهای نسل جدید مانند اف-۲۲ آمریکایی، اف-۳۵ و سی-۱۷ مورد استفاده قرار گرفته است. تا حد زیادی بهبود زندگی خدمات و اثربخشی مبارزه با هواپیما. با توسعه مفاهیم طراحی هواپیما، ایده های طراحی تحمل آسیب سازه های آلومینیومی نیز شروع به دریافت توجه در کشور من کرده است. از زمان "برنامه پنج ساله دهم"، کشور من به طور مستقل توسعه TC4-DT متوسط قدرت و سختی بالا تحمل مقاومت در برابر تیتانیوم و TC21 با قدرت بالا و با چقرمگی بالا آسیب تحمل آلومینیوم، و ایجاد ماشینکاری β از آسیب تحمل آلومینیوم. تکنولوژی، که پایه و اساس تکنولوژی کاربرد مواد را برای توسعه هواپیماهای جدید در کشور من گذاشته است. به منظور پاسخگویی به نیازهای توسعه ای از آلومینیوم برای سازه های هوانوردی و هوافضا، کشور من به طور مستقل توسعه یافته است کم قدرت و با چقرمگی بالا سیم تیتانیوم آلومینیوم (NiTi) و لوله های (TA18) ، 1300MPa - 2000Mpa سری فوق العاده با قدرت بالا آلومینیوم آلومینیوم (TB8 ، TB9 ، TB20) ، و غیره ، جدید تیتانیوم سیستم مواد با ویژگی های چینی برای سازه های هواپیما در ابتدا تشکیل شده است ، و نسل جدیدی از آلومینیوم برای سازه های هوانوردی و هوافضا ایجاد شده است. عملکرد خاص در جدول 1 نشان داده شده است
شاخص های فنی اصلی از آلياتورهای تيتانيوم سازه ای معمولی
| درجه | ترکیب شیمیایی | کنترل از راه دور / MPa | Rp0.2/Mpa | A% | Z% | Kk/MPa•m |
| ان بی تی ای | 44.5NbTi | 450 | 415 | 10 | 50 | - |
| TA18 | تی-۳ال-۲٫۵ ولت | 620 | 515 | 5 | - | - |
| تی سی۴ | تی-۶ال-۴ ولت | 895 | 825 | 10 | 25 | - |
| تی سی۴-دی تی | تی-۶ال-۴ ولت | 825 | 745 | 8 | 15 | 90 |
| تی سی۲۱ | Ti-6Al-2.5Mo-2Nb-2Sn-2Zr-1.5Cr-0.1Si | 1100 | 1000 | 8 | 15 | 70 |
| TB6 | Ti-10V-2Al-3Fe | 1105 | 1000 | 5 | 10 | - |
| TB8 | Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-0.25Si | 1250 | 1105 | 8 | 15 | 55 |
| TB19 | Ti-5Mo-3Al-5V-4Cr-2Zr | 1250 | 1100 | 8 | 15 | 60 |
Ti-6Al-4V (TC4) یک آلومینیوم با استحکام متوسط α-β است که در اوایل دهه ۱۹۶۰ توسعه یافت. خواص جامع بسیار خوبی دارد و به عنوان یک alloy جهانی شناخته می شود. این اولین و پر استفاده ترین alloy کلی منظوره برای سازه های هوانوردی و هوافضا است. آلي هاي تيتانيوم، شامل صفحات، ميله ها و forgings و... این ترکیب دارای خواص خوب و قابلیت ماشینکاری می باشد، و از این رو، این ترکیب دارای ابرپلاستیسیته می باشد و اجزای پیچیده می توانند با فرایند ترکیبی پیوند شکل گیری/انتشار ابرپلاستیک (SPF/DB) ساخته شوند. به طور کلی به آليهای با مقاومت کششی بيش از 1000MPa، آليهای با استحکام بالای تيتانيوم ساختاری اشاره دارد. در حال حاضر، آلومینیوم تیتانیوم با قدرت بالا که نشان دهنده سطح پیشرفته بین المللی است و عملاً در هواپیماها مورد استفاده قرار گرفته اند عمدتاً شامل ترکیبات متااست پذیر β نوع Ti-15-3، β21S، نزدیک به β نوع alloy Ti-1023 و α-β-type دو فاز تیتانیوم آلومینیوم BT22 است. استفاده از آلومینیوم تیتانیوم ساختاری با استحکام بالا برای جایگزینی فولاد ساختاری با قدرت بالا ۳۰CrMnSiA که معمولاً در سازه های هواپیما استفاده می شود، می تواند وزن را بیش از ۲۰٪ کاهش دهد.
Ti-6Al-2Sn-2Zr-2Cr-2Mo (TC21) یک مقاومت بالا، چقرمگی بالا، تحمل آسیب دو فاز آلومینیومی است که در دهه ۱۹۷۰ توسعه یافته است. پس از درمان ترومکانیکی، این کارخانه دارای مزایای استحکام بالا، تحمل آسیب خوب و مقاومت عالی در برابر رشد ترک خستگی است، و برای ساخت اجزای باربری با استحکام بالا و چقرمگی بالا مناسب است. با اضافه کردن عنصر Si، این آلری در دمای متوسط استحکام بالایی را حفظ می کند که بهتر از Ti-6Al-4V است. ورقه آلياز را مي توان به صورت ابرپلاستیک در دماي اتاق تشکيل داد.
Ti-10V-2Fe-3Al(TB6) یک آلومینیوم تیتانیوم با استحکام بالا و چقرمگی بالا در نزدیکی بتا است که در اواخر دهه ۱۹۷۰ توسعه یافت. این آلومینیوم دارای مزایای قدرت خاص بالا، چقرمگی شکستگی خوب، منطقه سخت کننده بزرگ، ناهنسازی کوچک، عملکرد جعل خوب و مقاومت به خوردگی قوی است، و مزایای بسیاری از سوخت و ساز β آلومینیوم بدون از دست دادن α-β آلومینیوم است. ویژگی های محلول جامد می توانند الزامات طراحی تحمل آسیب و کارایی ساختاری بالا، قابلیت اطمینان بالا و هزینه کم را برآورده کنند. حداکثر دمای کار ۳۲۰ درجه سانتی گراد است. محصولات اصلی این نوع از این نوع از محصولات میله، جعل، صفحات ضخیم و پروفایل می باشد. از طریق محلول و پیری درمان گرما، یک مطابقت خوب از قدرت، پلاستیته و سختی شکستگی می تواند به دست آورد، و آن را مناسب برای ساخت قطعات ساختاری با الزامات بالا در استحکام و شکستگی سختی است. سختی عالی و سرعت رشد ترک پایین را می توان با درمان ترمومکانیکی به دست آورد، که برای سازه هایی با سختی شکستگی بالا مورد نیاز مناسب است.
