Titan má nerozpustnou vazbu s letectvím. V roce 1953 byl titan poprvé použit v motorových pouzdrech a protipožárních stěnách letadel DC-T vyrobených ve Spojených státech, čímž se otevřela historie titanových leteckých aplikací. Od té doby se titan používá v letectví půl roku
Více než století. Titan může být široce používán v letectví, protože má mnoho cenných vlastností vhodných pro letecké aplikace. Dnes si povíme, proč se pro letecké materiály musí používat slitina titanu.
1, Úvod do titanu
V roce 1948 vyrobila společnost DuPont ze Spojených států tuny titanové houby hořčíkovou metodou, což znamenalo počátek průmyslové výroby titanové houby. Titanová slitina je široce používána v různých oblastech kvůli své vysoké specifické pevnosti, dobré odolnosti proti korozi a vysoké tepelné odolnosti.
Titan je v zemské kůře hojný, řadí se na deváté místo, daleko výše než měď, zinek, cín a další běžné kovy. Titan se hojně vyskytuje v mnoha horninách, zejména v písku a jílu.
2, Charakteristika titanu
Vysoká pevnost: 1,3krát větší než u slitiny hliníku, 1,6krát větší než u slitiny hořčíku a 3,5krát větší než u nerezové oceli. Je šampionem kovových materiálů.
Vysoká tepelná pevnost: teplota použití je o několik set stupňů vyšší než u hliníkové slitiny a může pracovat při 450 ~ 500 stupních po dlouhou dobu.
Dobrá odolnost proti korozi: odolnost proti kyselinám, odolnost proti alkáliím, odolnost proti atmosférické korozi, zvláště silná odolnost proti důlkové korozi a korozi pod napětím.
Dobrý výkon při nízkých teplotách: titanová slitina TA7 s extrémně nízkými intersticiálními prvky si stále může zachovat určitou plasticitu při - 253 stupni.
Vysoká chemická aktivita: vysoká chemická aktivita při vysoké teplotě, snadno reaguje s vodíkem, kyslíkem a dalšími plynnými nečistotami ve vzduchu za vzniku vytvrzené vrstvy.
Malá tepelná vodivost a malý modul pružnosti: tepelná vodivost je asi 1/4 niklu, 1/5 železa a 1/14 hliníku. Tepelná vodivost různých slitin titanu je asi o 50 % nižší než u titanu. Modul pružnosti titanové slitiny je asi 1/2 modulu pružnosti oceli.
3, Klasifikace a použití slitiny titanu
Slitiny titanu lze rozdělit na slitiny odolné vůči teplu, -vysokopevnostní slitiny, slitiny odolné proti korozi- (molybden titanu, slitiny titanu a palladia atd.), slitiny pro nízké -teploty a speciální funkční slitiny (materiály pro ukládání vodíku titanu železa a slitiny titan-nikl s pamětí) atd.
Přestože historie použití titanu a jeho slitin není dlouhá, získaly mnoho slavných titulů díky svému vynikajícímu výkonu. Prvním získaným titulem byl „vesmírný kov“. Je lehký, pevný a odolný vůči vysokým teplotám, zvláště vhodný pro výrobu letadel a
Různé vesmírné lodě. V současné době se v leteckém průmyslu používají asi tři{1}}čtvrtiny titanu a titanových slitin vyrobených na světě. Mnoho dílů původně vyrobených ze slitiny hliníku bylo nahrazeno slitinou titanu.
4, Letecká aplikace slitiny titanu
Titanová slitina se používá hlavně jako výrobní materiál letadel a motorů, jako jsou kovací titanové ventilátory, kompresorové disky a lopatky, kryty motorů, výfuková zařízení a další díly, stejně jako konstrukční části rámu, jako jsou nosníky a přepážky letadel. Kosmická loď využívá především vysokou měrnou pevnost titanové slitiny
Stupeň, odolnost proti korozi a odolnost vůči nízkým teplotám pro výrobu různých tlakových nádob, palivových nádrží, upevňovacích prvků, pásů přístrojů, rámů a plášťů raket. Umělé družice Země, lunární moduly, kosmické lodě s lidskou posádkou a raketoplány také používají plechové svařence z titanové slitiny.
V roce 1950 byl poprvé použit ve stíhacích bombardérech F-84 jako nenosné součásti, jako je tepelně izolační panel zadního trupu, kryt vedení větru a kryt ocasu. Od 60. let 20. století se používání titanové slitiny přesunulo ze zadní části trupu do středního trupu, částečně nahradilo konstrukční ocel pro výrobu přepážkových rámů, nosníků
Kluzná lišta klapky a další důležité součásti ložisek. Od 70. let 20. století se v civilních letadlech používá velké množství slitin titanu. Například množství titanu použitého v letadlech Boeing 747 je více než 3640 kg, což představuje 28 % hmotnosti letadla. S rozvojem technologie zpracování, v raketách, umělých družicích a kosmických letech
Na palubě bylo také použito velké množství slitiny titanu.
Čím pokročilejší letadlo, tím více titanu používá. Slitina titanu používaná ve stíhačkách F-14A tvoří asi 25 % hmotnosti letadla; 25,8 % pro stíhačku F-15A; Spotřeba titanu čtvrté generace stíhačky Spojených států je 41 % a spotřeba titanu jejího motoru F119 je 39 %, což je v současnosti letoun s nejvyšší spotřebou titanu.
5, Důvody, proč je titanová slitina široce používána v letectví
Maximální rychlost moderních letadel dosáhla více než 2,7násobku rychlosti zvuku. Takový rychlý nadzvukový let způsobí tření letadla o vzduch a generování velkého tepla. Když rychlost letu dosáhne 2,2násobku rychlosti zvuku, hliníková slitina to nevydrží. mošt
Je použita slitina titanu odolná vysokým teplotám.
Když se poměr tahu k hmotnosti leteckého motoru zvýší ze 4 na 6 na 8 na 10 a výstupní teplota kompresoru se odpovídajícím způsobem zvýší z 200 na 300 stupňů na 500 až 600 stupňů, musí být disk a lopatka nízkotlakého kompresoru původně vyrobené z hliníku nahrazeny titanovou slitinou.
V posledních letech vědci udělali nový pokrok ve výzkumu vlastností slitin titanu. Původní slitina titanu složená z titanu, hliníku a vanadu má maximální pracovní teplotu 550 stupňů ~ 600 stupňů, zatímco nově vyvinutá slitina titaničitanu hliníku (TiAl) má maximální pracovní teplotu 550 stupňů ~ 600 stupňů
Teplota byla zvýšena na 1040 stupňů.
Použití titanové slitiny místo nerezové oceli k výrobě disků a lopatek vysokotlakého kompresoru- může snížit konstrukční hmotnost. Palivo lze ušetřit o 4 % na každých 10 % snížení hmotnosti letadla. U rakety může každý 1 kg snížené hmotnosti zvýšit dolet o 15 km.
6, Analýza obráběcích charakteristik slitiny titanu
Za prvé, tepelná vodivost titanové slitiny je nízká, pouze 1/4 u oceli, 1/13 u hliníku a 1/25 u mědi. Vzhledem k pomalému odvodu tepla v oblasti řezání neprospívá tepelné bilanci. Během procesu řezání je odvod tepla a chladicí účinek velmi špatný a v oblasti řezání je snadné vytvořit vysokou teplotu
Deformace a zpětné odpružení zadní části jsou velké, což má za následek zvýšený točivý moment řezného nástroje, rychlé opotřebení břitu a sníženou životnost.
Za druhé, nízká tepelná vodivost titanové slitiny způsobuje, že se řezné teplo akumuluje v malé oblasti poblíž řezného nástroje, které není snadné odvádět. Zvyšuje se tření na čele shrnovače, což není snadné odstranit třísky. Řezné teplo není snadné odvádět, což urychluje opotřebení nástroje. Konečně chemická aktivita slitiny titanu
Vysoká, snadno reagující s materiálem nástroje při zpracování při vysoké teplotě, rozpouštění a difúze, což vede k lepení, hoření a lámání nástroje.
