Κράμα αλουμινίου για δεξαμενή καυσίμου πυραύλων
Τα δομικά υλικά συνδέονται στενά με μια σειρά ζητημάτων όπως ο σχεδιασμός της δομής του αμαξώματος του πυραύλου, η τεχνολογία κατασκευής και επεξεργασίας, η τεχνολογία προετοιμασίας υλικών και η οικονομία, και αποτελούν το κλειδί για τον προσδιορισμό της ποιότητας απογείωσης και της χωρητικότητας ωφέλιμου φορτίου του πυραύλου. Σύμφωνα με τη διαδικασία ανάπτυξης του συστήματος υλικών, η διαδικασία ανάπτυξης υλικών δεξαμενών καυσίμου πυραύλων μπορεί να χωριστεί σε τέσσερις γενιές. Η πρώτη γενιά είναι κράματα αλουμινίου σειράς 5, δηλαδή κράματα Al-Mg. Τα αντιπροσωπευτικά κράματα είναι τα κράματα 5A06 και 5A03. Χρησιμοποιήθηκαν για την κατασκευή δομών δεξαμενών καυσίμου πυραύλων P-2 στα τέλη της δεκαετίας του 1950 και χρησιμοποιούνται ακόμα και σήμερα. Τα κράματα 5A06 περιέχουν 5,8% Mg έως 6,8% Mg, το 5A03 είναι κράμα Al-Mg-Mn-Si. Η δεύτερη γενιά είναι κράματα σειράς 2 με βάση το Al-Cu. Οι δεξαμενές αποθήκευσης της σειράς οχημάτων εκτόξευσης Long March της Κίνας είναι κατασκευασμένες από κράματα 2A14, τα οποία είναι κράμα Al-Cu-Mg-Mn-Si. Από τη δεκαετία του 1970 έως σήμερα, η Κίνα άρχισε να χρησιμοποιεί δεξαμενές αποθήκευσης από κράμα 2219, οι οποίες είναι κατασκευασμένες από κράμα Al-Cu-Mn-V-Zr-Ti και χρησιμοποιούνται ευρέως στην κατασκευή διαφόρων δεξαμενών αποθήκευσης οχημάτων εκτόξευσης. Ταυτόχρονα, χρησιμοποιείται επίσης ευρέως στη δομή δεξαμενών καυσίμου χαμηλής θερμοκρασίας για εκτόξευση όπλων, οι οποίες είναι κράματα με εξαιρετική απόδοση σε χαμηλές θερμοκρασίες και ολοκληρωμένη απόδοση.
Κράμα αλουμινίου για τη δομή της καμπίνας
Από την ανάπτυξη των οχημάτων εκτόξευσης στην Κίνα τη δεκαετία του 1960 μέχρι σήμερα, τα κράματα αλουμινίου για τη δομή της καμπίνας των οχημάτων εκτόξευσης κυριαρχούνται από τα κράματα πρώτης και δεύτερης γενιάς που αντιπροσωπεύονται από τα 2A12 και 7A09, ενώ οι ξένες χώρες έχουν εισαγάγει την τέταρτη γενιά κραμάτων αλουμινίου για τη δομή της καμπίνας (κράμα 7055 και κράμα 7085), τα οποία χρησιμοποιούνται ευρέως λόγω των ιδιοτήτων υψηλής αντοχής, της χαμηλής ευαισθησίας απόσβεσης και της ευαισθησίας στις εγκοπές. Το 7055 είναι κράμα Al-Zn-Mg-Cu-Zr και το 7085 είναι επίσης κράμα Al-Zn-Mg-Cu-Zr, αλλά η περιεκτικότητά του σε Fe και Si σε ακαθαρσίες είναι πολύ χαμηλή και η περιεκτικότητα σε Zn είναι υψηλή στο 7,0%~8,0%. Τα κράματα Al-Li τρίτης γενιάς που αντιπροσωπεύονται από τα 2A97, 1460 κ.λπ. έχουν εφαρμοστεί σε ξένες αεροδιαστημικές βιομηχανίες λόγω της υψηλής αντοχής, του υψηλού μέτρου ελαστικότητας και της υψηλής επιμήκυνσης.
Τα σύνθετα υλικά μήτρας αλουμινίου ενισχυμένα με σωματίδια έχουν τα πλεονεκτήματα του υψηλού μέτρου ελαστικότητας και της υψηλής αντοχής και μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την αντικατάσταση κραμάτων 7A09 για την κατασκευή ημιμονόκοκων δοκών καμπίνας. Το Ινστιτούτο Έρευνας Μετάλλων, η Κινεζική Ακαδημία Επιστημών, το Ινστιτούτο Τεχνολογίας Χαρμπίν, το Πανεπιστήμιο Jiaotong της Σαγκάης κ.λπ. έχουν κάνει πολλή δουλειά στην έρευνα και την παρασκευή σύνθετων υλικών μήτρας αλουμινίου ενισχυμένων με σωματίδια, με αξιοσημείωτα επιτεύγματα.
Κράματα Al-Li που χρησιμοποιούνται στην αεροδιαστημική στο εξωτερικό
Η πιο επιτυχημένη εφαρμογή σε ξένα αεροδιαστημικά οχήματα είναι το κράμα Weldalite Al-Li που αναπτύχθηκε από την Constellium και το Quebec RDC, συμπεριλαμβανομένων των κραμάτων 2195, 2196, 2098, 2198 και 2050. Κράμα 2195: Al-4.0Cu-1.0Li-0.4Mg-0.4Ag-0.1Zr, το οποίο είναι το πρώτο κράμα Al-Li που εμπορευματοποιήθηκε με επιτυχία για την κατασκευή δεξαμενών αποθήκευσης καυσίμων χαμηλής θερμοκρασίας για εκτοξεύσεις πυραύλων. Κράμα 2196: Al-2.8Cu-1.6Li-0.4Mg-0.4Ag-0.1Zr, χαμηλής πυκνότητας, υψηλής αντοχής, υψηλής αντοχής σε θραύση, αρχικά αναπτύχθηκε για προφίλ πλαισίων ηλιακών πάνελ Hubble, και τώρα χρησιμοποιείται κυρίως για την εξώθηση προφίλ αεροσκαφών. Κράμα 2098: Al-3.5 Cu-1.1Li-0.4Mg-0.4Ag-0.1Zr, αρχικά αναπτύχθηκε για την κατασκευή ατράκτου HSCT, λόγω της υψηλής αντοχής του στην κόπωση, χρησιμοποιείται πλέον στην άτρακτο μαχητικών F16 και στη δεξαμενή καυσίμου εκτόξευσης διαστημοπλοίων Falcon. Κράμα 2198: Al-3.2Cu-0.9Li-0.4Mg-0.4Ag-0.1Zr, χρησιμοποιείται για την κύλιση ελασμάτων εμπορικών αεροσκαφών. Κράμα 2050: Al-3.5Cu-1.0Li-0.4Mg-0.4Ag-0.4Mn-0.1Zr, χρησιμοποιείται για την παραγωγή παχιών πλακών για την αντικατάσταση των παχιών πλακών κράματος 7050-T7451 για την κατασκευή δομών εμπορικών αεροσκαφών ή εξαρτημάτων εκτόξευσης πυραύλων. Σε σύγκριση με το κράμα 2195, η περιεκτικότητα σε Cu+Mn του κράματος 2050 είναι σχετικά χαμηλή για να μειωθεί η ευαισθησία απόσβεσης και να διατηρηθούν οι υψηλές μηχανικές ιδιότητες της παχιάς πλάκας, η ειδική αντοχή είναι 4% υψηλότερη, το ειδικό μέτρο ελαστικότητας είναι 9% υψηλότερο και η αντοχή σε θραύση αυξάνεται με υψηλή αντοχή σε ρωγμές λόγω διάβρωσης λόγω τάσης και υψηλή αντοχή στην ανάπτυξη ρωγμών λόγω κόπωσης, καθώς και σταθερότητα σε υψηλές θερμοκρασίες.
Έρευνα της Κίνας σχετικά με τους σφυρηλατημένους δακτυλίους που χρησιμοποιούνται σε πυραυλικές κατασκευές
Η βάση κατασκευής οχημάτων εκτόξευσης της Κίνας βρίσκεται στην Οικονομική και Τεχνολογική Ζώνη Ανάπτυξης της Τιαντζίν. Αποτελείται από μια περιοχή έρευνας και παραγωγής πυραύλων, μια περιοχή βιομηχανίας εφαρμογών αεροδιαστημικής τεχνολογίας και μια βοηθητική υποστηρικτική περιοχή. Ενσωματώνει την παραγωγή εξαρτημάτων πυραύλων, τη συναρμολόγηση εξαρτημάτων και τις τελικές δοκιμές συναρμολόγησης.
Η δεξαμενή αποθήκευσης προωθητικού πυραύλου σχηματίζεται με σύνδεση κυλίνδρων μήκους 2m έως 5m. Οι δεξαμενές αποθήκευσης είναι κατασκευασμένες από κράμα αλουμινίου, επομένως πρέπει να συνδέονται και να ενισχύονται με δακτυλίους σφυρηλάτησης από κράμα αλουμινίου. Επιπλέον, οι σύνδεσμοι, οι δακτύλιοι μετάβασης, τα πλαίσια μετάβασης και άλλα μέρη διαστημοπλοίων, όπως τα οχήματα εκτόξευσης και οι διαστημικοί σταθμοί, πρέπει επίσης να χρησιμοποιούν δακτυλίους σφυρηλάτησης σύνδεσης, επομένως οι δακτύλιοι σφυρηλάτησης είναι ένας πολύ κρίσιμος τύπος συνδετικών και δομικών μερών. Οι Southwest Aluminum (Group) Co., Ltd., Northeast Light Alloy Co., Ltd. και Northwest Aluminum Co., Ltd. έχουν κάνει πολλή δουλειά στην έρευνα και ανάπτυξη, κατασκευή και επεξεργασία δακτυλίων σφυρηλάτησης.
Το 2007, η Southwest Aluminum ξεπέρασε τεχνικές δυσκολίες όπως η χύτευση μεγάλης κλίμακας, το άνοιγμα σφυρηλάτησης μπιγιέτ, η κύλιση δακτυλίων και η ψυχρή παραμόρφωση, και ανέπτυξε έναν δακτύλιο σφυρηλάτησης από κράμα αλουμινίου με διάμετρο 5 μέτρα. Η αρχική τεχνολογία σφυρηλάτησης πυρήνα κάλυψε το εγχώριο κενό και εφαρμόστηκε με επιτυχία στο Long March-5B. Το 2015, η Southwest Aluminum ανέπτυξε τον πρώτο εξαιρετικά μεγάλο δακτύλιο σφυρηλάτησης από κράμα αλουμινίου με διάμετρο 9 μέτρα, σημειώνοντας παγκόσμιο ρεκόρ. Το 2016, η Southwest Aluminum κατέκτησε με επιτυχία μια σειρά από βασικές βασικές τεχνολογίες, όπως η διαμόρφωση με έλαση και η θερμική επεξεργασία, και ανέπτυξε έναν εξαιρετικά μεγάλο δακτύλιο σφυρηλάτησης από κράμα αλουμινίου με διάμετρο 10 μέτρα, ο οποίος έθεσε νέο παγκόσμιο ρεκόρ και έλυσε ένα σημαντικό βασικό τεχνικό πρόβλημα για την ανάπτυξη του βαρέως τύπου οχήματος εκτόξευσης της Κίνας.
Επιμέλεια: May Jiang από το MAT Aluminum
Ώρα δημοσίευσης: 01-12-2023
