Alumíniumötvözet rakéta üzemanyagtartályhoz
A szerkezeti anyagok szorosan kapcsolódnak számos kérdéshez, mint például a rakétatest szerkezetének kialakítása, a gyártási és feldolgozási technológia, az anyagelőkészítési technológia és a gazdaságosság, és kulcsfontosságúak a rakéta felszállási minőségének és hasznos teherbírásának meghatározásában. Az anyagrendszer fejlesztési folyamata szerint a rakéta üzemanyagtartály-anyagok fejlesztési folyamata négy generációra osztható. Az első generáció az 5-ös sorozatú alumíniumötvözetek, azaz az Al-Mg ötvözetek. A reprezentatív ötvözetek az 5A06 és az 5A03 ötvözetek. Ezeket az 1950-es évek végén P-2 rakéta üzemanyagtartály-szerkezetek gyártásához használták, és ma is használják. Az 5A06 ötvözetek 5,8% Mg-tól 6,8% Mg-ig terjednek, az 5A03 egy Al-Mg-Mn-Si ötvözet. A második generáció az Al-Cu alapú 2-es sorozatú ötvözetek. A kínai Hosszú Menetelés sorozatú hordozórakéták tárolótartályai 2A14 ötvözetekből készülnek, amelyek egy Al-Cu-Mg-Mn-Si ötvözet. Az 1970-es évektől napjainkig Kína elkezdte használni a 2219 ötvözetű tartálygyártást, amely egy Al-Cu-Mn-V-Zr-Ti ötvözet, és széles körben használatos különféle hordozórakéta-tároló tartályok gyártásában. Ugyanakkor széles körben használják fegyverek indításához használt alacsony hőmérsékletű üzemanyagtartályok szerkezetében is, amely kiváló alacsony hőmérsékleti teljesítményt és átfogó teljesítményt nyújt.
Alumíniumötvözet a kabin szerkezetéhez
Az 1960-as évekbeli kínai hordozórakéták kifejlesztése óta napjainkig az hordozórakéták kabinszerkezetéhez használt alumíniumötvözeteket az első és második generációs ötvözetek uralják, amelyeket a 2A12 és a 7A09 képvisel, míg a külföldi országok beléptek a kabinszerkezeti alumíniumötvözetek negyedik generációjába (7055 ötvözet és 7085 ötvözet), amelyeket széles körben használnak nagy szilárdságú tulajdonságaik, alacsony edzési érzékenységük és bevágásérzékenységük miatt. A 7055 egy Al-Zn-Mg-Cu-Zr ötvözet, és a 7085 is egy Al-Zn-Mg-Cu-Zr ötvözet, de a Fe és Si szennyeződéstartalma nagyon alacsony, a Zn-tartalom pedig magas, 7,0%~8,0%. A harmadik generációs Al-Li ötvözeteket, amelyeket a 2A97, 1460 stb. képviselnek, a külföldi repülőgépiparban is alkalmazzák nagy szilárdságuk, nagy modulusuk és nagy nyúlásuk miatt.
A részecskeerősítésű alumínium mátrixú kompozitok előnyei a nagy modulus és a nagy szilárdság, és felhasználhatók a 7A09 ötvözetek helyettesítésére félig monokokk kabingerenda gyártásához. A Kínai Tudományos Akadémia Fémkutató Intézete, a Harbini Műszaki Intézet, a Sanghaji Jiaotong Egyetem stb. számos munkát végzett a részecskeerősítésű alumínium mátrixú kompozitok kutatásában és előkészítésében, figyelemre méltó eredményekkel.
Al-Li ötvözetek, amelyeket külföldi repülőgépiparban használnak
A külföldi repülőgépipari járműveken a legsikeresebb alkalmazás a Constellium és a quebeci regionális fejlesztési központ (RDC) által kifejlesztett Weldalite Al-Li ötvözet, beleértve a 2195, 2196, 2098, 2198 és 2050 ötvözeteket. 2195 ötvözet: Al-4.0Cu-1.0Li-0.4Mg-0.4Ag-0.1Zr, amely az első Al-Li ötvözet, amelyet sikeresen kereskedelmi forgalomba hoztak alacsony hőmérsékletű üzemanyag-tároló tartályok gyártásához rakétaindításokhoz. 2196 ötvözet: Al-2.8Cu-1.6Li-0.4Mg-0.4Ag-0.1Zr, alacsony sűrűségű, nagy szilárdságú, nagy törési szívósságú, eredetileg a Hubble napelem vázprofiljaihoz fejlesztették ki, ma már többnyire repülőgép-profilok extrudálására használják. 2098 ötvözet: Al-3,5 Cu-1,1Li-0,4Mg-0,4Ag-0,1Zr, eredetileg HSCT törzsek gyártásához fejlesztették ki, de nagy kifáradási szilárdsága miatt ma F16 vadászgépek törzseiben és Falcon űrhajók indítótárcsa üzemanyagtartályaiban használják. 2198 ötvözet: Al-3,2Cu-0,9Li-0,4Mg-0,4Ag-0,1Zr, kereskedelmi repülőgépek lemezeinek hengerlésére használják. 2050 ötvözet: Al-3,5Cu-1,0Li-0,4Mg-0,4Ag-0,4Mn-0,1Zr, vastag lemezek gyártására használják a 7050-T7451 ötvözetű vastag lemezek helyettesítésére kereskedelmi repülőgép-szerkezetek vagy rakétaindító alkatrészek gyártásához. A 2195 ötvözethez képest a 2050 ötvözet Cu+Mn-tartalma viszonylag alacsony, ami csökkenti a kioltási érzékenységet és fenntartja a vastag lemez magas mechanikai tulajdonságait. A fajlagos szilárdság 4%-kal, a fajlagos modulus 9%-kal magasabb, a törési szívósság pedig megnő a nagy feszültségkorróziós repedésállósággal és a nagy kifáradásos repedésnövekedési ellenállással, valamint a magas hőmérsékleti stabilitással.
Kína kutatása a rakétaszerkezetekben használt kovácsgyűrűkről
Kína hordozórakéta-gyártó bázisa a Tiencsin Gazdasági és Technológiai Fejlesztési Övezetben található. Egy rakétakutatási és -gyártási területből, egy repülőgépipari technológiai alkalmazásipari területből és egy kisegítő támogató területből áll. Magában foglalja a rakétaalkatrészek gyártását, az alkatrészek összeszerelését és a végső összeszerelés tesztelését.
A rakétahajtóanyag-tároló tartályt 2 m és 5 m közötti hosszúságú hengerek összekapcsolásával alakítják ki. A tárolótartályok alumíniumötvözetből készülnek, ezért alumíniumötvözet kovácsgyűrűkkel kell összekötni és megerősíteni őket. Ezenkívül az összekötőkhöz, átmeneti gyűrűkhöz, átmeneti keretekhez és az űrhajók más alkatrészeihez, például hordozórakétákhoz és űrállomásokhoz is összekötő kovácsgyűrűket kell használni, így a kovácsgyűrűk nagyon fontos típusú összekötő és szerkezeti alkatrészek. A Southwest Aluminum (Group) Co., Ltd., a Northeast Light Alloy Co., Ltd. és a Northwest Aluminum Co., Ltd. sok munkát végzett a kovácsgyűrűk kutatásában és fejlesztésében, gyártásában és feldolgozásában.
2007-ben a Southwest Aluminum leküzdötte a nagyméretű öntést, a kovácsolási tuskó megnyitását, a gyűrűhengerlést és a hidegalakítást, és kifejlesztett egy 5 m átmérőjű alumíniumötvözet kovácsgyűrűt. Az eredeti magkovácsolási technológia kitöltötte a hazai hiányt, és sikeresen alkalmazták a Hosszú Menetelés-5B-n. 2015-ben a Southwest Aluminum kifejlesztette az első szupernagy alumíniumötvözet teljes kovácsgyűrűt, amelynek átmérője 9 m volt, és ezzel világrekordot állított fel. 2016-ban a Southwest Aluminum sikeresen hódított meg számos kulcsfontosságú magtechnológiát, például a hengerléses alakítást és a hőkezelést, és kifejlesztett egy 10 m átmérőjű szupernagy alumíniumötvözet kovácsgyűrűt, amely új világrekordot állított fel, és megoldott egy fontos technikai problémát Kína nehéz teherbírású hordozórakétájának fejlesztése szempontjából.
Szerkesztette: May Jiang, a MAT Aluminum oldaláról
Közzététel ideje: 2023. dec. 1.
