Kodėl mes turime naudoti titano vėdinį kaip oro transporto orlaivių medžiagą?
1. Titano įvedimas
1948 m. Amerikos "DuPont Company" naudojo magnio metodą tonų titano kempinės gamybai - tai pažymėjo pramoninės titano kempinės gamybos pradžią. Titano dinai plačiai naudojami įvairiose srityse dėl didelio specifinio stiprumo, gero atsparumo korozijai ir didelio atsparumo karščiui. Titanas yra gausu žemės pluta, reitingą devintą turinio, daug didesnis nei įprastų metalų, tokių kaip vario, cinko ir alavo. Titanas yra plačiai paplitęs daugelyje uolų, ypač smėlio ir molio.
2.Titano charakteristikos
Didelis stiprumas: 1,3 karto aliuminio lydinis, 1,6 karto magnio lydinis, 3,5 karto nerūdijančio plieno, čempionas tarp metalo medžiagų.
Didelis šiluminis stiprumas: Darbinė temperatūra yra keliais šimtais laipsnių aukštesnė už aliuminio lydiaus temperatūrą ir ilgą laiką gali veikti 450–500 °C temperatūroje.
Geras atsparumas korozijai: atsparumas rūgštims, atsparumas šarmams, atsparumas atmosferos korozijai, ypač stiprus atsparumas kauliukų korozijai ir streso korozijai.
Geras žemos temperatūros našumas: Titano chloridas TA7 su labai mažais tarpdailinėmis elementais gali išlaikyti tam tikrą plastiškumo laipsnį -253 °C temperatūroje.
Didelis cheminis aktyvumas: Cheminis aktyvumas yra didelis aukštoje temperatūroje, ir jis lengvai reaguoja su dujų priemaišomis, tokiomis kaip vandenilis ir deguonis ore, kad susidarytų sukietėjęs sluoksnis.
Šilumos laidumas yra mažas, o elastingumo modulis yra mažas: šilumos laidumas yra apie 1/4 nikelio, 1/5 geležies ir 1/14 aliuminio. Įvairių titano inių šilumos laidumas yra apie 50% mažesnis nei titano. Titano iniuonio elastingas modulis yra apie 1/2 plieno.
3.Titano patainių klasifikavimas ir naudojimas
Titano lydinį galima suskirstyti į karščiui atsparius lydinio lydinio, didelio stiprumo lydinio, korozijai atsparių lydinio (titano-molibdeno, titano-paladžio lydinio ir kt.), žemos temperatūros lydinio ir specialių funkcinių lydinio (titano-geležies vandenilio saugojimo medžiagų ir titano-nikelio atminties lydinio) Palaukite. Nors titano ir jo inių istorija nėra ilga, tačiau dėl savo pranašesnio pasirodymo ji laimėjo daug garbingų titulų. Pirmasis laimėtas titulas yra "Space Metal". Jis yra lengvas, stiprus ir atsparus aukštai temperatūrai ir ypač tinka orlaivių ir įvairių erdvėlaivių gamybai. Šiuo metu aviacijos ir kosmoso pramonėje naudojama apie tris ketvirtadalius pasaulyje gaminamų titano ir titano inių. Daugelis dalių, kurios iš pradžių naudojo aliuminio lydinio pasikeitė į titano lydinio.
4.Titano uidų taikymas kosminėje erdvėje
Titano pjūkvai daugiausia naudojami orlaivių ir variklių gamybos medžiagose, tokiose kaip kaltiniai titano ventiliatoriai, kompresoriaus diskai ir peiliai, variklio gaubtai, išmetimo įtaisai ir kitos dalys, taip pat konstrukcinės rėmo dalys, pvz., Orlaivių juostos rėmai. Erdvėlaivis daugiausia naudoja titano ydų didelį specifinį stiprumą, atsparumą korozijai ir atsparumą žemai temperatūrai gaminant įvairius slėgio indus, degalų bakus, tvirtinimo priemones, prietaisų juostas, rėmus ir raketų korpusus. Dirbtiniai žemės palydovai, Mėnulio moduliai, pilotuojami erdvėlaiviai ir kosminiai šaudyklės taip pat naudoja titano lydinio lakštų suvirintas dalis. Kodėl oro transporto orlaivių medžiagai turime naudoti titano vėdinį? 1950 m. Jungtinės Valstijos pirmą kartą jį naudojo F-84 naikintuvams-bombonešiams kaip ne apkrovas laikantys komponentai, tokie kaip galiniai fiuzeliažo šilumos skydai, vėjo deflektoriai ir uodegos dangčiai. Nuo 1960-ųjų titano lydinio naudojimas iš galinio fiuzeliažo persikėlė į vidurinį fiuzeliažą, iš dalies pakeisdamas konstrukcinį plieną, kad būtų atlikti svarbūs laikantys komponentai, tokie kaip pertvaros, sijos ir atvarto skaidrės. Nuo 1970-ųjų civiliniai orlaiviai pradėjo naudoti titano uidus dideliais kiekiais. Pavyzdžiui, keleivinis orlaivis "Boeing 747" naudoja daugiau nei 3640 kilogramų titano, kuris sudaro 28% orlaivio svorio. Plėtojant apdorojimo technologiją, didelis titano lydinis taip pat naudojamas raketose, dirbtiniuose palydovuose ir erdvėlaiviuose. Tuo pažangesnis orlaivis, tuo daugiau titano naudojama. Amerikos F-14A naikintuvų naudojamas titano chloridas sudaro apie 25% orlaivio svorio; F-15A naikintuvai sudaro 25,8%; ketvirtos kartos amerikietiški naikintuvai naudoja 41% titano, o F119 variklis naudoja 39% titano. Orlaivis su didžiausiu titano kiekiu.
5.Priežastis, kodėl titano dalijamasi yra plačiai naudojamas aviacijoje
Didžiausias šiuolaikinių orlaivių greitis pasiekė daugiau nei 2,7 karto daugiau nei garso greitį. Toks greitas viršgarsinis skrydis sukels orlaivį patrinti prieš orą ir generuoti daug šilumos. Kai skrydžio greitis pasiekia 2,2 karto didesnį garso greitį, aliuminio lydiys negali jo atlaikyti. Turi būti naudojamas aukštai temperatūrai atsparus titano chloridas. Kai aero variklio traukos ir svorio santykis padidėja nuo 4-6 iki 8-10, o kompresoriaus išleidimo temperatūra padidėja nuo 200-300 ° C iki 500-600 ° C, originalūs žemo slėgio kompresoriaus diskai ir peiliai, pagaminti iš aliuminio, turi būti pakeisti į titano lydinį. Pastaraisiais metais mokslininkai nuolat darė naują pažangą titano teodinių savybių tyrimuose. Originalaus titano lydinio, sudaryto iš titano, aliuminio ir vanadžio, maksimali darbinė temperatūra yra nuo 550 °C iki 600 °C, o naujai sukurto titano aliuminio (TiAl) lydinio maksimali darbinė temperatūra yra 1040 °C. Titano pjūklo naudojimas vietoj nerūdijančio plieno aukšto slėgio kompresoriaus diskams ir peiliams gaminti gali sumažinti konstrukcinį svorį. Kas 10% svorio sumažinimas orlaivis gali sutaupyti 4% degalų. Dėl raketų, kas 1kg svorio sumažinimas gali padidinti 15km diapazoną.
6.Titano tiodinio apdirbimo charakteristikų analizė
Pirma, titano lydinio šilumos laidumas yra mažas, tik 1/4 plieno, 1/13 aliuminio ir 1/25 vario. Dėl lėto šilumos išsklaidymo pjovimo zonoje jis nėra palankus šilumos balansui. Pjovimo proceso metu šilumos išsklaidymo ir aušinimo efektas yra labai prastas, ir pjovimo zonoje lengva formuoti aukštą temperatūrą. Po apdorojimo dalių deformacija ir atšokimas yra dideli, todėl pjovimo įrankio sukimo momentas padidėja, o pjovimo kraštas greitai dėvisi. Ilgaamžiškumas sumažėja. Antra, dėl mažo titano lydinio šilumos laidumo pjovimo šilumą sunku išsklaidyti mažame plote šalia pjovimo įrankio. Padidėja grėblio veido trintis, lustų pašalinimas nėra lengvas, o pjovimo šilumą sunku išsklaidyti, o tai pagreitina įrankių nusidėvėjimą. Galiausiai, titano lydiniai turi didelį cheminį aktyvumą ir yra lengvai reaguoja su įrankių medžiagomis, kai jie apdorojami aukštoje temperatūroje, formuojant tirpimą ir difuziją, sukeliant peilio klijavimą, deginimą ir sulaužymą.