Razvoj in uporaba lastnosti titanijevih zlitina za zračni prostor

Od industrializirane proizvodnje titana v 40. Na področjih razvoja, petrokemije, proizvodnje energije, superprevodnosti itd., ima ugled "Vsemogočnega metala", "Marine Metal", "Third Metal", "Modern Metal" in tako naprej. S stalnim raziskovanjem odličnih lastnosti titana se njegov obseg uporabe še vedno širi, po jeklu in aluminiju pa bo postal tretja strukturna kovina. Glede na pomembno vlogo titana na področju nacionalne obrambe, letalstva, visoke tehnologije in drugih področij so ga zelo cenile Združene države, Rusija, Velika Britanija, Francija in druge vojaške sile ter Japonska in druge države, v 21. stoletju pa je bil naveden kot ključna strukturna kovina s strateškim pomenom. Razvoj titanove znanosti in tehnologije, vključno z novimi zlitinami, novimi tehnologijami taljenja in aplikacijsko tehnologijo, se hitro spreminja. Kitajska industrija titana je že skoraj 40 let doživela ups in downs. S podporo države je naredila velik napredek in vzpostavila svoj neodvisni sistem industrije titana. Leta 2000 je Kitajska proizvedla 1.751 ton titanove gobe in 2.206 ton titanov predelanih materialov. Kitajska je leta 2008 proizvedla 49.632 ton titanove gobe, kar je 27,3-krat več kot v 8 letih. Leta 2008 je Kitajska proizvedla 27.737 ton predelanih materialov iz titana, kar je 11,6-krat več. Krat.

Zaradi visokih stroškov surovin iz titanove zlitina se v letalski in vesoljski industriji uporablja 70%-80 % titanovih materialov v tujini. Posebej veliko je tudi povpraševanje po zlitinah titana na letalstvu in v letalstvu moje države. Trenutno je delež zlitina titana, uporabljenih v naprednih letalih v razvoju v moji državi, približno 10%-12%, delež titana, ki se uporablja v vojaških letalih, je višji, približno 20%-30%, delež titana, ki se uporablja v vojaških letalskih motorjev pa je več kot 30 %. . Povečuje se tudi količina titana, uporabljenega v novih raketah in raketah.

V tem dokumentu je povzet predvsem napredek raziskav in uporabe titana na področju letalstva in letalstva v Združenih državah, Rusiji, Veliki Britaniji, na Japonskem in Kitajskem, ki lahko služi kot referenca za uporabo in razvoj industrije titana moje države na letalstvu in v letalstvu.

Ker se koncept zasnove letala postopoma spreminja iz čiste statične trdnosti v preteklosti v varnost---življenje, poškodbe---nevarenost in do sodobnega koncepta oblikovanja odstopanja od škode, se napredni materiali iz titanove zliine postopoma gibljejo proti visoki zlomni žilavosti in razmnoževanju nizke razpoke. Stopnja poškodb, tolerantnih titanijevih zlitinah. V tem času so bile tuje razvite države v prednosti pri razvoju novih materialov titanove zlitina, ki so tolerantne za škodo, in njihove uporabe v naprednih letalih, zlasti srednje močnih Ti-6Al-4VELI in ti-6-222s visoke trdnosti itd. Uspešno so ga uporabljali v letalih nove generacije, kot so ameriški F-22, F-35 in C-17. Zelo izboljšati življenjsko dobo in boj proti učinkovitosti letala. Z razvojem konceptov oblikovanja letal so v moji državi začele biti pozorne tudi ideje o oblikovanju tolerance škode iz konstrukcij titanove zlitina. Od "Desetega petletnega načrta" je moja država neodvisno razvila TC4-DT srednje trdnost in visoko žilavost, ki je škodovala, zlitina titana in TC21 visoke trdnosti in visoke žilavosti, ki je tolerantna zlitina titana, in vzpostavila β obdelavo zlitina titana, ki je tolerantna na škodo. tehnologije, ki je postavila temelje tehnologije materialne aplikacije za razvoj novih letal v moji državi. Da bi zadostili razvojnim potrebam zlitina titana za letalske in vesoljske strukture, je moja država neodvisno razvila nizko trdnost in visoko žilavost zlitina titana (NiTi) in cevnih zlitinah (TA18), 1300MPa-2000Mpa serije ultra-visoko trdnost titanijevih zlitinah (TB8, TB9, TB20), itd., u začetku je tvoren novi materialni sistem titanijevih letina s kitajskim značajkama za strukture zrakoplova, in je bila ustanovljena nova generacija zlitina titana za letalske in vesoljske strukture. Posebna uspešnost je prikazana v preglednici 1

Glavni tehnični kazalniki tipičnih strukturnih zlitina titana

Ti-6Al-4V (TC4) je srednje močna α-β titanov zlitina, razvita v začetku 60.let. Ima odlične celovite lastnosti in je znan kot univerzalna zlitina. To je najranejša in najbolj razširjena splošna zlistava za letalske in vesoljske strukture. Titanove zlivine, vključno s ploščami, palicami in kovanja itd. Zlitje ima dobre lastnosti varjenja in strojne sposobnosti, fino zrnata zliina pa ima superplastiko, kompleksne komponente pa lahko izdelamo s kombiniranim procesom superplastičnih tvorb/difuzijskih vezi (SPF/DB). Visoko trdnost strukturnih titanov zlitinah se na splošno nanaša na zlitinah z natezno trdnostjo več kot 1000MPa. Trenutno zlitina titana visoke trdnosti, ki predstavlja mednarodno napredno raven in so bile praktično uporabljene v letalih, v glavnem vključujejo metastabilne zlitke tipa β Ti-15-3, β21S, blizu zlitina tipa β Ti-1023 in α-β tipa dvofazni titanov zlitina BT22. Z visoko trdnostjo strukturne titanove zlivine za zamenjavo 30CrMnSiA visoko trdnosti strukturnega jekla, ki se pogosto uporablja v konstrukcijah zrakoplovov, lahko zmanjša težo za več kot 20%.

Ti-6Al-2Sn-2Zr-2Cr-2Mo (TC21) je visoko trdnost, visoko žilavost, s poškodbo tolerantna dvofazni titanov zlitina, razvita v 70. letih. Po termomehanskem zdravljenju ima zlivina prednosti visoke trdnosti, dobre tolerance škode in odlične odpornosti na rast utrujenosti razpoke, primerna pa je tudi za izdelavo visoko trdnosti in visoko žilavosti nosilnih komponent. Z dodajanjem Si elementa zlita ohranja visoko trdnost pri srednji temperaturi, ki je boljša od Ti-6Al-4V. List zlitine se lahko superplastično oblikuje pri sobni temperaturi.

Ti-10V-2Fe-3Al(TB6) je visoko trdnost, visoko žilavost blizu beta zlitina titana, razvita v poznih 70-jih. Zlitina ima prednosti visoke specifične trdnosti, dobre lomne žilavosti, velikega trdnega območja, majhne anizotropija, dobre kovanja zmogljivosti in močne odpornosti na korozijo, β ima številne prednosti metastabilne zliine titana brez izgube α-β titanove zliine. Lastnosti trdne rešitve lahko izpolnjujejo zahteve zasnove tolerance škode in visoke strukturne učinkovitosti, visoke zanesljivosti in nizkih stroškov. Največja delovna temperatura je 320 °C. Glavni izdelki te zliine so palice, kovanje, debele plošče in profili. Z raztopino in staranjem toplotne obdelave je mogoče doseči dobro ujemanje moči, plastičnosti in lomne žilavosti, primeren pa je tudi za izdelavo strukturnih delov z visokimi zahtevami glede trdnosti in lomne žilavosti. Odlično žilavost in nizko stopnjo rasti razpoke lahko dosežemo s termomehanično obdelavo, ki je primerna za strukture z visokimi zahtevami po zlomni žilavosti.