Hvers vegna Aerospace hönnuðir velja títan málmblöndur
Títan málmblöndur hafa sérstaka stöðu í geimferðum vegna samsetningar eiginleika sem fáir aðrir málmar bjóða upp á á sama tíma: hár sérstakur styrkur, gagnlegur styrkur við hærra hitastig, viðnám gegn skrið og oxun og framúrskarandi tæringarþol gegn vökva og umhverfi sem finnast í kringum flugskrömmu og hreyfla.
Í vélum færði títan stál þar sem þyngd skipti máli. Í flugskrömmu færði það ál til þar sem hitastig eða stífleiki útilokaði ál. Niðurstaðan er sú að títaninnihald nútíma flugvéla hefur hækkað með hverri kynslóð.
Títan í gastúrbínuvélum
Vélin er þar sem hæsta hitastigsgeta títan er prófuð erfiðast. Viftublöð og diskar, háþrýstiþjöppudiskar og blöð starfa allir í umhverfi með háum hita, miklu álagi og hröðum snúningi, og allir eru þeir náttúruleg títaníumnotkun.
| Hluti | Eign krafist | Framlag títan |
|---|---|---|
| Viftublöð og diskar | Sérstakur styrkur, þreytuþol, höggþol | Minni snúningsmassi, hár styrkur á hverja þyngdareiningu |
| Háþrýstiþjöppudiskar og -blöð | Hækkaður hitastyrkur, skriðþol | Stöðug frammistaða frá um 300 gráður til 650 gráður |
| Þjöppuhylki og hringir | Stífleiki, hitastöðugleiki | Góð stífni miðað við þyngd, lítil hitauppstreymi |
Innan 300-650 gráðu bandsins, halda títan málmblöndur styrk sem álblöndur geta ekki nálgast, og þær gera það við um það bil helming massans af stálhluta með sömu skyldu. Fyrir ofan það band færist kosturinn yfir í nikkel-undirstaða málmblöndur, þannig að efst á þeim glugga er hagnýt hönnunarmörk fyrir títan í vélum.
Flugrekstrarforrit og vöxtur í byggingarhlutdeild
Innleiðing flugvéla jókst hægar en vélar, en þróunin er ótvíræð. Í Kína hafa komandi kynslóðir orrustuflugvéla borið vaxandi hlutfall af títan í uppbyggingu flugskrokksins, breyting sem endurspeglar bæði bætta framboðsgetu og skýrari skilning á því hvar málmurinn fær kostnað sinn.
Fyrir utan frumbyggingu birtist títan í:
Eldsneytisgeymar og íhlutir eldsneytiskerfis, þar sem tæringarþol og vökvasamhæfi skiptir máli.
Skeljar- og þilbyggingar sem verða að þola endurteknar hitauppstreymi.
Festingar, þar sem galvanísk samhæfni við samsetta uppbyggingu er nauðsynleg.
Lendingarbúnaður og háhleðslufestingar, þar sem hástyrktar málmblöndur koma í stað stáls með minni massa.
Festingar: Samsett samhæfniáhrif
Ein flugskrúðaþróun á skilið að nefna sérstaklega. Þar sem samsett efni úr koltrefjum færðu álhúð og strengi í stað, færðu títanfestingar álhnoð og bolta. Títan situr nógu nálægt kolefni í galvanískri röð til að forðast alvarlega galvaníska tæringu sem minna göfugt festing myndi verða fyrir í snertingu við samsetta uppbyggingu, en skilar samt skurðstyrknum sem þarf til að sameina mikið hlaðnar plötur. Þessi eina krafa um samhæfni hefur breytt festingum í einn af stærstu títanmörkuðum í geimferðum.
Einkunnir, forskriftir og gæðaeftirlit
| Vöruform | Sameiginlegur staðall | Dæmigert einkunnir |
|---|---|---|
| Plata, lak og ræma | ASTM B265, AMS 4911 | 5. bekkur, TA15 |
| Bar og smíðalager | ASTM B348, AMS 4928 | 5. bekk, TC4, TC11 |
| Óaðfinnanlegur og soðið rör | ASTM B338, ASTM B861 | 2. bekkur, 9. bekkur |
| Einkunnakerfi | GB/T 3620.1 | TA1, TA7, TA15, TC4, TC11 |
Ti-6Al-4V, sem er kallað TC4 í kínverska kerfinu, stendur enn fyrir um það bil helmingi alls títans sem neytt er um allan heim og er áfram sjálfgefið val fyrir uppbyggingu flugvéla. Nánast beta málmblöndur með meiri styrkleika eru notaðar þar sem þykkari hlutar verða að herða í gegn, en gráðu 2 eða gráðu 9 rör eru valin þar sem tæringarþol og mótunarhæfni ræður ríkjum.
Aerospace gæðaeftirlit fyrir títan byggir á stöðugri bráðnun og fullum rekjanleika. Endurbræðsla í lofttæmiboga, stundum fylgt eftir með rafslagi eða plasmabræðslu, framleiðir hleifar með stýrðri aðskilnaði; ultrasonic skoðun, efnafræðileg sannprófun með hita, vélrænni prófun og örbyggingarstýringu fylgja. Fullkomin títanstaðaröð fyrir geimferðarými nær nú yfir þróun, framleiðslu, skoðun og notkun, sem gefur flugskramma og vélarforritum ramma til að tilgreina málminn af öryggi. Samanborið við þroskuðustu flugrýmismarkaðina er notkunarhlutfallið og vinnslustigið enn eftir að bæta upp, en ferðastefnan er skýr þar sem bráðnun, smíða og skoðunargeta batnar.
Algengar spurningar
Sp.: Af hverju eru títan málmblöndur notaðar í flugvélahreyfla?
Vegna þess að þeir sameina mikinn sérstyrk með gagnlegum styrk við hærra hitastig og góða skrið- og oxunarþol, þannig að hægt er að gera þjöppu- og viftuíhluti léttari án þess að fórna skyldum.
Sp.: Hver eru hitamörk fyrir títan í flugvélum?
Títan málmblöndur standa sig vel frá um það bil 300 gráður til 650 gráður. Fyrir ofan það band falla styrkur og oxunarþol á eftir nikkel-blendi sem taka við í heitustu hlutunum.
Sp.: Af hverju eru títanfestingar notaðar með samsettum koltrefjum?
Títan er nálægt kolefni í galvanísku röðinni, þannig að það knýr ekki alvarlega galvaníska tæringu sem minna göfugt málmur myndi valda í snertingu við samsetta uppbyggingu, og það veitir þann skurðstyrk sem þarf fyrir mjög hlaðna samskeyti.
Sp.: Hvaða títantegundir ráða ríkjum í geimferðum?
Ti-6Al-4V, eða TC4 í kínverska merkingarkerfinu, er um það bil helmingur alls títan sem notað er. Grade 2 og Grade 9 hlífa rör og rásir, en nær-beta og hærri styrkur málmblöndur þjóna þykkum hluta smíða.
Sp.: Hvaða staðlar eiga við um títan í geimferðum?
ASTM B265 og AMS 4911 fyrir plötu og plötu, ASTM B348 og AMS 4928 fyrir stangir og járnsmíði, ASTM B338 og ASTM B861 fyrir rör og GB/T 3620.1 fyrir flokkaheiti.
Sp.: Hvað takmarkar víðtækari títannotkun í flugskrömmum?
Kostnaður við útdrátt og bráðnun, erfiðleikar við vinnslu af völdum lítillar hitaleiðni, þörf fyrir yfirborðsvörn við háan hita og þétt ferlistýringu við mótun og hitameðferð.
