鈦合金-中國航天的重要材料

2022-02-28

鈦元素分布比較廣泛,其含量超過地殼質量的0.4%,全球探明儲量約34億頓,在所有元素含量居第十位(氧,矽,鋁,鐵,鈣,鈉,鉀,鎂,氫,鈦)。1895年,H.Moisson在電弧爐內用碳還原TiO 2 (礦石原生鈦)獲得了純度為98%的鈦,但在那時,人們認為鈦是不可加工的很脆的金屬。1910年,M.Houter用鈉還原法製得了純度為99.5%的鈦,可在高溫下加工,但在常溫下還是很脆的,不能加工。1925年,A.E.Van Arkeld用碘化鈦分解法獲得純度達99.9%的鈦,在室溫下也可加工,但產量很小,無法工業化。1940年,W.Kroll用鎂還原TiCl 4 獲得了海綿鈦,才使鈦可用於工業生產。1948年,盧森堡科學家發明“鎂法”(沒還原TiCl4)在美國用於生產工業才開始起步。 鈦比鋼密度小40%,而鈦的強度與鋼相當,這可以提高結構效率。同時鈦的耐熱性,耐蝕性,抗彈性和行成加工性良好。所以一出現就被用於了航空工業。航天飛機Z主要的,應用Z廣泛的主要材料。航空用鈦合金的研究一直是航天領域的重要的一個分支。

航空用鈦合金的發展以及應用

20世紀50年代,軍用飛機進入超音速時代。原有的呂鋼結構已經不能滿足新的需求,鈦合金的工業化發展,非常能夠滿足作為這個時代需求。鈦合金密度小,比強度高,耐腐蝕,耐高溫,無磁,使用溫度廣能夠進行各種零件行成。 美國F22第四代機用鈦40%(質量分數),其F19發動機用鈦含量39%。

中國鈦合金航空發動機領域的應用

1964年確立了材料Ti-6Al-4V的研發項目(90%的鈦,6%的鋁,4%的釩)。 發動機轉得很快,一分鍾一萬多轉,離心力很大,還要求優良的疲勞性能。不鏽鋼重,比重是7.9左右,鈦是4.5左右,比強度就高了,離心力也小了。 如果用鈦合金的話,可以減少飛機的重量。 汁乎视频APP软件下载國家第1個試車的裝有鈦合金葉片的發動機就是654號渦噴6發動機 。 1979年,國防部決定用殲8II等新型殲擊機裝備空軍。新型機所用的發動機為渦噴13係列,鈦合金用量占總結構重量的13%。



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