Oct 05, 2023 Залишити повідомлення

Застосування титанового сплаву в космічних ракетах

Використовується в апаратурі ракетно-космічної техніки. До сплавів і майже альфа-сплавів належать OT4, OT4-1, BT5-1 і P-T3B. Пластина зі сплаву ОТ4 використовується для виготовлення камери згоряння ракетного двигуна на рідкому паливі та стикувальних частин орбітальної станції «Хепін - 1», а зі сплаву ОТ4-1 виготовляються деталі підвіски двигуна, паливні баки, з’єднання труб. і дужки. Сплави BT5-1 і P -- T3B для виготовлення ємностей - акумуляторів розгінних систем і резервуарів для зберігання кріогенної рідини. Сплави BT5-1 для виготовлення робочих коліс насосів перекачування рідкого водню. Процес виготовлення крильчатки являє собою комбінацію лиття зливка - штампування та металургії гранул. Покривне колесо з лопатями та основне колесо товщиною 3 мм виготовляються методом дисперсної металургії та приварюються до основного колеса штампування за допомогою дифузійного зварювання в процесі спікання під тиском частинок. При статичному навантаженні руйнування відбувається на штампованій заготовці або штампі, що показує, що дифузійне зварювання є дуже надійним. Плавна робота крильчатки ракети-носія «Енергія» свідчить про ефективність технології.

Розробка високоімпульсних двигунів з відношенням тяги до ваги для передових продуктів аерокосмічної ракетної техніки вимагає використання титанових сплавів з вищою низькотемпературною міцністю та пластичністю. З цієї причини НДІ металів російського акціонерного товариства «Композиційні матеріали» виконує цикл технологічного визначення сплаву ВТ6с для цього проекту. Цей сплав використовується для виготовлення штамповок діаметром φ600 мм з робочими температурами до -200 градуса, пластин для акумуляторів, кронштейнів підшипників і заготовок для з’єднань труб. На даний момент ми досліджуємо способи зниження робочої температури сплаву до 253°C, одним із яких є отримання деталей методом металургії частинок. Цей процес може гарантувати, що всі частини заготовки мають однорідну дрібнокристалічну структуру, і зробити всю заготовку ізотропною. Щільну заготовку готували з частинок сплаву ВТ6с після гарячого ізостатичного пресування в +зоні + одностадійний випал. Міцність була на 100 МПа вищою, ніж у сплаву BT5-1KT, і характеристики втоми були вищими.

The important issue is to research and develop a new type of near-α alloy with σb>800 МПа та температура стійкості до окислення до 850 градусів для заміни великих зварних конструкцій з нержавіючої сталі. Сплав міститиме гафній і ніобій і характеризуватиметься високою технологічною пластичністю, стійкістю до окислення при температурах до 850 °C і мінімальним захистом під час зварювання без необхідності використання дорогого зварювального обладнання, такого як пілотовані космічні танки із захисною атмосферою. Крім того, зварні з'єднання сплаву не вимагають відпалу для зняття залишкових напруг.

Найпоширенішими титановими сплавами в космічних ракетах є двофазні сплави BT6c, BTl4, BT3-1, BT23, BTl6, BT9 (BT8), які використовуються в основному в зміцнюючих станах термічної обробки. Сплав BT6c для відпалу можна використовувати в акумуляторах, але сплав переважно використовується в стані зміцнення при термічній обробці σb=1050MPa - 1100MPa. Подібне застосування включає сплави BTl4 σb=1100МПа ~ 1150 МПа. Відпалений сплав BTl4 σb більше або дорівнює 900 МПа може використовуватися як трубчаста балка діаметром від 80 мм до 120 мм, а також використовується у виробництві кріплень, що працюють при -196 градусах C.

В останні роки розроблено процес ізотермічного штампування сплаву ВТ23 із зовнішнім діаметром півсфер до 350мм. У порівнянні із загальним гарячим штампуванням цей процес може зменшити масу штампованої частини з 36 кг до 8,5 кг, товщину стінки з 22 мм до 1 0 мм, а коефіцієнт використання металу з 0,15 до 0,64. У космічних ракетах широко використовуються виливки зі сплавів ВТ5, ВТ20, ​​масою до 100 кг. Було розроблено та випробувано литий титановий сплав (Ti-6A1-20Zr-2Mo) з міцністю 1050 МПа-1100мПа, і отримано відливку вагою 200 кг. Отримало розвиток гаряче ізостатичне пресування виливків. Після обробки вихід виливків збільшується з 70% до 92%, відносне подовження виливків збільшується на 30%, ударна в'язкість збільшується на 50% ~ 150%, а втомна міцність збільшується на 50%. Використовуються також титанонікелеві сплави з ефектом «пам'яті форми». Сплав TH1 використовується як саморозчинна антена, штовхач, контактор і амортизатор для аерокосмічних систем. Низькотемпературний сплав THlk з температурою відновлення форми 80 градусів Цельсія може бути використаний для виготовлення з'єднувальних елементів для труб і обладнання в різних гідравлічних системах і енергосистемах.
В даний час досліджуються сплави на основі інтерметалічних сполук Ti-Al. Сплав має унікальне поєднання властивостей, високу термічну міцність і модуль пружності, низьку щільність, що робить ці сплави найбільш перспективними сплавами для нового покоління космічних ракет. Науково-виробниче підприємство «Композиційні матеріали» розробляє комплексне технологічне обладнання для виготовлення заготовок з цих матеріалів, включаючи плавильне обладнання, обладнання для виробництва частинок, обладнання ізотермічного деформування тощо.

Послати повідомлення

whatsapp

Телефон

Електронна пошта

Розслідування