Titan va alyuminiy qotishmalari: yuqori darajadagi aerokosmik sektorda qo'shimcha ishlab chiqarish uchun ajoyib imkoniyatlar

Titan va alyuminiyning afzalliklari va farqlari
Alyuminiy va titanium qotishmalari o'zlarining mukammal past zichligi va strukturaviy mustahkamligi tufayli 3D bosib chiqarish yoki CNC ishlov berishdan qat'i nazar, aerokosmik, avtomobil va mashinasozlikda ko'plab ilovalarda qo'llaniladi va aviatsiya sanoatida ayniqsa muhimdir. ular asosiy konstruktiv materiallardir.
Titan va alyuminiy ikkalasi ham engil, ammo ular orasida hali ham farq bor. Titan alyuminiydan taxminan uchdan ikki baravar og'irroq bo'lsa-da, uning o'ziga xos kuchi talab qilinadigan quvvatga erishish uchun ancha kichikroq miqdorda foydalanish mumkinligini anglatadi. Titan qotishmalari samolyot reaktiv dvigatellarida va barcha turdagi kosmik kemalarda keng qo'llaniladi, bu erda uning kuchi va past zichligi yoqilg'i xarajatlarini kamaytiradi. Po'latning atigi uchdan bir qismi zichlikka ega alyuminiy qotishmasi bu bosqichda avtomobilni engillashtirish uchun eng ko'p ishlatiladigan va keng tarqalgan materialdir; Tadqiqotlar shuni ko'rsatadiki, alyuminiy qotishmasi to'liq transport vositasida 540 kg gacha ishlatilishi mumkin, bu holda avtomobil o'z og'irligining 40 foizini yo'qotadi va Audi, Toyota va boshqa markali avtomobillarning alyuminiy korpuslari bunga yaxshi misol.

Ikkala material ham yuqori quvvat va past zichlikka ega bo'lganligi sababli, qaysi qotishmani ishlatishni hal qilishda farqning boshqa omillarini hisobga olish kerak.
Kuch/Og'irligi: Kritik vaziyatlarda qismning har bir grammi hisobga olinadi, ammo agar kuchliroq komponent kerak bo'lsa, titan eng yaxshi tanlovdir. Shu sababli, titanium qotishmalari tibbiy asboblar / implantlar, murakkab sun'iy yo'ldosh komponentlari, armatura va braketlar va boshqalarni ishlab chiqarishda qo'llaniladi.
Narxi: alyuminiy ishlov berish yoki 3D bosib chiqarish uchun ishlatiladigan eng tejamkor metalldir; titan qimmatroq turadi, lekin baribir qiymatning sakrashiga olib kelishi mumkin. Samolyot yoki kosmik kema uchun engil qismlardan yoqilg'i tejash katta dividendlar beradi, titan qismlari esa uzoqroq xizmat qiladi.
Issiqlik xususiyatlari: alyuminiy qotishmalari yuqori issiqlik o'tkazuvchanligiga ega va ko'pincha radiatorlar ishlab chiqarish uchun ishlatiladi; yuqori haroratli ilovalar uchun titanning yuqori erish nuqtasi uni yanada moslashtiradi va aero-dvigatellar ko'p miqdordagi titanium qotishma komponentlarini o'z ichiga oladi.
Korroziyaga chidamlilik: alyuminiy va titan ham mukammal korroziyaga chidamliligiga ega.
Titanning korroziyaga chidamliligi va past reaktivligi uni eng biomos keluvchi metallga aylantiradi va u tibbiyotda (masalan, jarrohlik asboblarida) keng qo'llaniladi. Ti64 tuz muhitiga ham yaxshi qarshilik ko'rsatadi va ko'pincha dengizda qo'llaniladi.

Alyuminiy qotishmalari va titanium qotishmalari aerokosmik dasturlarda juda keng tarqalgan. Titan qotishmasi yuqori quvvatga ega, past zichlikka ega (faqat po'latning taxminan 57%) va o'ziga xos quvvat (kuch/zichlik) boshqa metall konstruktiv materiallarga qaraganda ancha katta bo'lib, ular yuqori birlik kuchi, yaxshi qattiqlik va engil vaznli qismlarni ishlab chiqarishi mumkin. Titan qotishmalaridan samolyot dvigatelining qismlari, skeletlari, terisi, mahkamlagichlari va qo'nish moslamalari ishlatilishi mumkin. Ma'lumotni tekshirish uchun 3D bosib chiqarish texnologiyasi ma'lumotnomasi alyuminiy qotishmasining 200 darajadan past bo'lgan muhitda ishlash uchun mos ekanligini aniqladi, alyuminiyli Airbus A380 fyuzelyaji 1/3 dan ko'proqni tashkil etdi, C919 ham an'anaviy yuqori samarali alyuminiy qotishma materiallaridan ko'p miqdorda foydalangan. . Alyuminiy qotishmalari samolyot terilari, spacer ramkalari, qanot qovurg'alari va boshqalar uchun ishlatilishi mumkin.

Titan qo'shimchalarini ishlab chiqarish va aerokosmik sanoat
Deloitte tomonidan nashr etilgan Global aerokosmik va mudofaa sanoati istiqbollari 2019da qayd etilganidek, aerokosmik va mudofaa sanoati o'sishda davom etar ekan, ishlab chiqarishga bo'lgan talab ham ortadi. Va aerokosmik va mudofaa dasturlarini loyihalashda material tanlash juda muhimdir. Erni tark etadigan komponentlar uchun komponentlar sonini va vaznini kamaytirish juda muhimdir. Ushbu sohalarda har 1 g vazn yo'qotish sezilarli foyda keltiradi.

Titan 1600 darajadan yuqori erish nuqtasiga ega va odatda ishlov berish qiyin, bu uning boshqa metallarga qaraganda qimmatroq bo'lishining asosiy sababidir.Ti6Al4V eng ko'p ishlatiladigan titanium qotishmasi bo'lib, nafaqat engil, balki yuqori quvvat va haroratga chidamlilik, bu uni aerokosmik ilovalarda mashhur materialga aylantirdi. Umumiy ilovalarga dvigatel fanatlari va 400-500 daraja harorat oralig'ida ishlaydigan bosimli samolyotlarning past haroratli qismlarini ishlab chiqarishda, shuningdek, fyuzelyaj va kapsula agregatlarini ishlab chiqarishda ishlatiladigan pichoqlar, disklar va jurnallar kabi qismlar kiradi. , raketa dvigatellari korpuslari va vertolyot rotor pichoqlari uyalari. Biroq, yuqori harorat va korroziyaga nisbatan yuqori chidamliligiga qaramasdan, titan kam elektr o'tkazuvchanligiga ega, bu esa elektr ilovalari uchun yomon tanlovdir. Titan qotishmalari alyuminiy kabi boshqa engil metallarga qaraganda qimmatroq.

Qo'shimcha ishlab chiqarish texnologiyasidan foydalanish qayta ishlash xarajatlarini kamaytirishga, xom ashyo chiqindilarini kamaytirishga yordam beradi va muhim iqtisodiy afzalliklarga ega. Titan asosidagi qotishmalar, shuningdek, qo'shimchalar ishlab chiqarish bo'yicha tadqiqotlar uchun eng tizimli va etuk qotishma tizimidir. Qo'shimchalar yordamida ishlab chiqarilgan titanium qotishma komponentlari aviatsiya sohasida yuk ko'taruvchi tuzilmalar sifatida ishlatilgan. 3D bosib chiqarish texnologiyasi ma'lumotnomasini tekshirishga ko'ra, American Aero Met kompaniyasi kichik partiyalarda Boeing F/A-18E/F kema bortidagi qo'shma qiruvchi/hujum samolyotlari uchun titanium qotishma taglik strukturasi sinov qismlarini ishlab chiqarishni sinovdan o'tkaza boshladi. 2001, va 2002 yilda F/A-18 tekshirish samolyotlarida LMD titanium qotishma pastki rulmanli konstruksiya qismlarini qo'llashni amalga oshirishda yetakchilik qildi. Pekin Aeronavtika va Astronavtika universiteti titanium qotishma lazer qo'shimchalarini ishlab chiqarishda asosiy texnologiyalar, qotishma bo'yicha yutuq. keng qamrovli mexanik xususiyatlar zarbdan sezilarli darajada ko'proqdir, keng ko'lamli asosiy podshipnik titaniumli qotishma ramka va boshqa komponentlarni ishlab chiqish, samolyotlarni o'rnatish dasturlarida amalga oshirildi. Shimoli-g'arbiy politexnika universiteti COMAC uchun lazer qo'shimchalarini ishlab chiqarish texnologiyasidan foydalangan holda C919 samolyotining markaziy qanot qovurg'asini lenta namunalarining pastki chetida ishlab chiqardi, o'lchami 3,{12}}mm × 350mm × 450mm, sifati 196kg.

Alyuminiy qo'shimchalarini ishlab chiqarish va aerokosmik sanoat
Past zichlikli, yuqori o'ziga xos kuchga ega, yuqori korroziyaga chidamliligi, yaxshi shakllanuvchanligi, yaxshi fizik xususiyatlari va mexanik xususiyatlariga ega alyuminiy asosidagi qotishmalar sanoatda eng ko'p ishlatiladigan rangli konstruktiv materiallar sinfidir. Lazer qo'shimchalarini ishlab chiqarish uchun alyuminiy asosidagi materiallar odatda materiallarni qayta ishlash qiyin, bu uning maxsus jismoniy xususiyatlari (past zichlik, past lazer singishi, yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi va oson oksidlanish va boshqalar) bilan belgilanadi. Qo'shimchalar ishlab chiqarishni shakllantirish jarayoni nuqtai nazaridan, alyuminiy qotishmasining zichligi kichik, changning oquvchanligi nisbatan past, SLM hosil qiluvchi chang to'shagida yotqizishning bir xilligi yomon yoki LMD jarayonida changni tashishning uzluksizligi yomon, shuning uchun lazer qo'shimchalarini ishlab chiqarish uskunasida yotqizish / oziqlantirish tizimining aniqligi va aniqligi yuqori bo'lishi kerak.
Hozirgi vaqtda qo'shimcha ishlab chiqarishda ishlatiladigan alyuminiy qotishmalari asosan Al-Si qotishmalari bo'lib, ulardan yaxshi suyuqlikka ega AlSi10Mg va AlSi12 keng o'rganilgan. Biroq, Al-Si qotishma quyma alyuminiy qotishmasining moddiy tabiati tufayli, tayyorlash uchun optimallashtirilgan lazer qo'shimchalarini ishlab chiqarish jarayoni qo'llanilsa-da, valentlik kuchi 400MPa dan o'tish qiyin, bu esa uni aerokosmik va boshqa xizmat sohalarida ishlatishni cheklaydi. yuqori yuk ko'taruvchi komponentlarning ishlash talablari.

Keyinchalik yuqori mexanik xususiyatlarni olish uchun ko'plab mahalliy va xorijiy korxonalar va universitetlar so'nggi yillarda tadqiqot va rivojlanish sur'atlarini tezlashtirdilar va qo'shimchalar ishlab chiqarishga bag'ishlangan ko'plab yuqori quvvatli alyuminiy qotishmalari ro'yxatga olindi. Aviatsiya alyuminiy qotishma qismlari qo'shimcha ishlab chiqarish ehtiyojlari uchun Airbus, yuqori quvvatli alyuminiy qotishma kukunli materiallar Scalmalloy, xona harorati valentlik kuchi 520MPa dunyodagi birinchi qo'shimcha ishlab chiqarishni rivojlantirish, qo'shimchalar ishlab chiqarish A320 samolyot idishni tuzilishi qismlariga qo'llanildi; Amerika Qo'shma Shtatlari Hughes Research Laboratories (HRL) 3D bosib chiqarish uchun 7A77,60L quvvati 600Mpa dan ortiq bo'lgan yuqori quvvatli alyuminiy qotishmasini ishlab chiqdi, bu qo'shimchalar ishlab chiqarish uchun birinchi zarb bo'ldi. 600Mpa dan ortiq, qo'shimchalar ishlab chiqarish uchun ishlatilishi mumkin bo'lgan birinchi zarb ekvivalenti yuqori quvvatli alyuminiy qotishmasi bo'lib, NASA Marshall kosmik parvoz markazi ushbu materialni keng ko'lamli aerokosmik qismlarni ishlab chiqarishga qo'llashni boshladi; 3D bosib chiqarish texnologiyasi ma'lumotnomasi shuningdek, mahalliy CVRI dizayni va Airbus patent cheklovlaridan o'tib, maxsus yuqori quvvatli alyuminiy qotishmasidan 3D bosib chiqarishning yangi turini ishlab chiqish, barqaror kuchlanish kuchi 560MPa dan ortiq, Airbus'dan sezilarli darajada yaxshiroq ekanligini xabar qildi. Scalmalloy® alyuminiy qotishma kukunini bosib chiqarish ko'rsatkichi mahalliy temir yo'l transporti uskunalari va aerokosmik va boshqa yuqori darajadagi ishlab chiqarish qismlariga 3D bosib chiqarish ehtiyojlarini qondira oladi va mahalliy aerokosmik sektor yuqori quvvatli alyuminiy qotishma qo'shimchalarini ishlab chiqarishni boshladi.