Historien om titanapplikationer inom flyget började 1953 med den första användningen av titan i motorkapslarna och brandväggarna på DC-T tillverkad av Douglas i USA. Sedan dess har titan använts i flygplan i nästan 50 år. Eftersom det har många fördelaktiga egenskaper som är lämpliga för flygplanstillämpningar, används titan i stor utsträckning inom flyget. Vi kommer att diskutera behovet av titan i dagens diskussion om flygplansmaterial.
1.Titanintroduktion
Den första industriella tillverkningen av titansvamp, eller titansvamp, började först 1948 när amerikanska DuPont Company tillverkade massor av titansvamp med hjälp av magnesiumprocessen. På grund av dess höga specifika hållfasthet, utmärkta korrosionsbeständighet och höga värmebeständighet, används titanlegeringen i stor utsträckning inom en mängd olika industrier. Titan rankas på tionde plats när det gäller överflöd i jordskorpan, mycket större än vanliga metaller som koppar, zink och tenn. Sand och lera är två typer av stenar där titan är särskilt rikligt.
2. egenskaperna hos titan
Hög hållfasthet: 1,3 gånger den för aluminiumlegering, 1,6 gånger den för magnesiumlegering och 3,5 gånger den för rostfritt stål, mästaren bland metallmaterial.
Hög termisk hållfasthet: användningstemperaturen är flera hundra grader högre än den för aluminiumlegering, och kan fungera under lång tid vid en temperatur på 450 till 500 grader.
Bra korrosionsbeständighet: motståndskraftig mot syra, alkali och atmosfärisk korrosion, särskilt stark motståndskraft mot grop- och spänningskorrosion.
Bra lågtemperaturegenskaper: titanlegering TA7 med mycket låga mellanliggande element kan bibehålla en viss grad av plasticitet vid -253 grad .
Hög kemisk aktivitet: hög kemisk aktivitet vid höga temperaturer, reagerar lätt kemiskt med gasformiga föroreningar som väte och syre i luften för att producera ett härdat lager.
Liten värmeledningsförmåga, liten elasticitetsmodul: värmeledningsförmågan är cirka 1/4 av nickel, 1/5 av järn och 1/14 av aluminium, medan den termiska ledningsförmågan för olika titanlegeringar är cirka 50 procent lägre än för titanlegeringar. Elasticitetsmodulen för titanlegeringar är ungefär 1/2 av stålets.
3. Klassificering och användning av titanlegeringar
Värmebeständiga legeringar, höghållfasta legeringar, korrosionsbeständiga legeringar (titan-molybden-legeringar, titan-palladium-legeringar, etc.), lågtemperaturlegeringar och unika funktionslegeringar är några kategorier för titanlegeringar baserat på deras avsedda användning ( titan-järn-vätelagringsmaterial och titan-nickel-minneslegeringar). Trots att titan och dess legeringar inte har använts under en mycket lång period, har de redan fått många stora utmärkelser för sina exceptionella kvaliteter. På grund av sin styrka, låga vikt och hållbarhet mot höga temperaturer är den särskilt väl lämpad för tillverkning av olika rymdfarkoster och flygplan. Flygsektorn använder för närvarande cirka 75 procent av titan och titanlegeringar som produceras över hela världen. Det finns flera komponenter som tidigare var konstruerade av titanlegeringar men som ursprungligen byggdes av aluminiumlegeringar.
4. titanlegeringen för flygtillämpningar
Titanlegering används huvudsakligen i flygplans- och motortillverkningsmaterial, såsom smidda titaniumfläktar, kompressorskivor och -blad, motorkåpor, avgasanordningar och andra delar, såväl som flygplansbalksdistansen och andra strukturella ramdelar. Konstgjorda jordsatelliter, månmoduler, bemannade rymdfarkoster och rymdfärjor använder också svetsade delar av titanlegeringsplåt.
1950 USA för första gången i F-84 jaktbombplan som den bakre flygkroppens värmesköld, vindskydd, bakkåpa och andra icke-bärande komponenter. 60-talet började använda titanlegeringsdelar från den bakre flygkroppen till flygkroppen, delvis istället för konstruktionsstål som tillverkade distanser, balk, klaffslid och andra viktiga bärande komponenter. 70-talet och framåt började civila flygplan att använda titanlegering i stora mängder, som Boeing 747 passagerarflygplan med titan uppgick till 3640 Mer än 28 procent av flygplanets vikt. Med utvecklingen av bearbetningsteknik, i raketer, konstgjorda satelliter och rymdfarkoster, använde också ett stort antal titanlegering.
Ju mer avancerat flygplanet är, desto mer titan används. US F-14Ett stridsflygplan använder titanlegering, vilket står för cirka 25 procent av flygplanets vikt; F-15Ett stridsflygplan för 25,8 procent ; den fjärde generationen amerikanska stridsflygplan med 41 procent av mängden titan, dess F119-motor med 39 procent av mängden titan, är för närvarande den högsta mängden titanflygplan.
5. Orsaker till varför titanlegeringar används i stort antal inom flyget
Den maximala hastigheten för modern flygplanssegling har nått mer än 2,7 gånger ljudets hastighet. En sådan snabb överljudsflygning kommer att få flygplanet att gnugga mot luften och generera mycket värme. När flyghastigheten når 2,2 gånger ljudets hastighet tål aluminiumlegeringar inte längre det. Högtemperaturbeständiga titanlegeringar måste användas.
När dragkraft-till-vikt-förhållandet för flygmotorn ökas från 4-6 till 8-10, ökas temperaturen på kompressorns utlopp på motsvarande sätt från 200-300 grad till 500-600 grad måste den ursprungliga lågtryckskompressorskivan och bladet av aluminium bytas till titanlegering.
Under de senaste åren forskare på titanlegering prestanda forskning, fortsätter att göra nya framsteg. Den ursprungliga titanlegeringen som består av titan, aluminium, vanadin, den högsta arbetstemperaturen på 550 grader ~ 600 grader, och den nyutvecklade titan aluminiumlegeringen (TiAl) har den högsta arbetstemperaturen höjts till 1040 grader.
Användningen av titanlegeringar istället för rostfritt stål för att tillverka högtryckskompressorskivor och -blad kan minska strukturens vikt. För varje 10-procentig viktminskning i ett flygplan kan bränslebesparingar på 4 procent uppnås. För raketer kan varje 1 kg viktminskning öka räckvidden med 15 km.
6. analys av bearbetningsegenskaper av titanlegering
Först och främst är värmeledningsförmågan i titanlegeringen låg, endast 1/4 av stål, aluminium 1/13, koppar 1/25. på grund av den långsamma värmeavledningen i skärområdet, främjar inte termisk balans, i skärprocessen är värmeavledning och kyleffekt mycket dålig, lätt att bilda en hög temperatur i skärområdet, efter bearbetning av delar deformation återhämtas, vilket resulterar i i skärverktyg med ökat vridmoment, eggslitage snabbt, hållbarhet minskad.
För det andra är titanlegeringens värmeledningsförmåga låg, så att skärvärme ackumuleras i det lilla området nära skärverktyget är inte lätt att sprida, främre verktygets ytfriktion ökar, inte lätt att flisa, skärvärme är inte lätt att sprida, accelererar verktygsslitage. Slutligen, titanlegering kemisk aktivitet är hög, bearbetning vid höga temperaturer är lätt att reagera med verktygsmaterialet, bildandet av lösliga, diffusion, vilket resulterar i klibbig kniv, brinnande kniv, trasig kniv och andra fenomen.
