Alumínium ötvözet rakéta üzemanyagtartályhoz
A szerkezeti anyagok szorosan összefüggenek egy sor olyan kérdéssel, mint a rakéta testszerkezetének tervezése, gyártási és feldolgozási technológiája, anyag-előkészítési technológiája és gazdaságossága, 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 5-ös sorozatú alumíniumötvözetek, azaz Al-Mg ötvözetek. A reprezentatív ötvözetek az 5A06 és 5A03 ötvözetek. Az 1950-es évek végén P-2 rakéta-üzemanyagtartály-szerkezetek gyártására használták őket, és még ma is használják. 5A06 ötvözetek, amelyek 5,8-6,8% Mg-ot tartalmaznak, az 5A03 Al-Mg-Mn-Si ötvözet. A második generáció Al-Cu alapú 2-sorozatú ötvözetek. A kínai Long March sorozatú hordozórakéták tárolótartályai 2A14-es ötvözetekből készülnek, amelyek Al-Cu-Mg-Mn-Si ötvözet. Kína az 1970-es évektől napjainkig 2219-es ötvözetből készült gyártási tárolótartályt kezdett használni, amely egy Al-Cu-Mn-V-Zr-Ti ötvözet, amelyet széles körben használnak különféle hordozórakéta-tárolótartályok gyártásában. Ugyanakkor széles körben alkalmazzák az alacsony hőmérsékletű üzemanyagtartályok felépítésében is, amely kiváló alacsony hőmérsékletű és átfogó teljesítményű ötvözet.
Alumínium ötvözet a kabin szerkezetéhez
Az 1960-as évek kínai hordozórakéta-fejlesztése óta egészen mostanáig a hordozórakéták kabinszerkezetének alumíniumötvözeteit az első generációs, a második generációs ötvözetek uralják, amelyeket a 2A12 és 7A09 képvisel, míg a külföldi országok a negyedik generációba léptek be. kabinszerkezeti alumíniumötvözetek (7055 ötvözet és 7085 ötvözet), széles körben használják nagy szilárdsági tulajdonságaik, alacsony kioltási érzékenységük és bevágásérzékenységük miatt. A 7055 Al-Zn-Mg-Cu-Zr ötvözet, a 7085 pedig szintén Al-Zn-Mg-Cu-Zr ötvözet, de Fe- és Si-szennyezőanyag-tartalma nagyon alacsony, Zn-tartalma magas, 7,0%-os. ~8,0%. A harmadik generációs Al-Li ötvözetek, amelyeket a 2A97, 1460 stb. jelképeznek, nagy szilárdságuk, nagy modulusuk és nagy nyúlásuk miatt a külföldi repülőgépiparban alkalmazták.
A szemcsékkel megerősített alumínium mátrix kompozitok előnye a nagy modulus és a nagy szilárdság, és felhasználhatók a 7A09 ötvözetek helyettesítésére félmonokkó kabinszalagok gyártásához. A Kínai Tudományos Akadémia Fémkutató Intézete, a Sanghaji Jiaotong Egyetem Harbini Technológiai Intézete stb. rengeteg munkát végzett a részecskeerősítésű alumíniummátrix kompozitok kutatásában és előkészítésében, figyelemre méltó eredményekkel.
Külföldi repülésben használt Al-Li ötvözetek
A külföldi repülőgépeken a legsikeresebb alkalmazás a Constellium és a Quebec RDC által kifejlesztett Weldalite Al-Li ötvözet, beleértve a 2195, 2196, 2098, 2198 és 2050 ötvözetet. 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 rakétakilövésekhez. 2196 ötvözet: Al-2.8Cu-1.6Li-0.4Mg-0.4Ag-0.1Zr, alacsony sűrűségű, nagy szilárdságú, nagy törésállóságú, eredetileg Hubble napelem vázprofilokhoz fejlesztették ki, ma már leginkább repülőgép profilok extrudálására használják. 2098 ötvözet: Al-3.5 Cu-1.1Li-0.4Mg-0.4Ag-0.1Zr, eredetileg HSCT törzs gyártására fejlesztették ki, nagy kifáradási szilárdsága miatt ma már az F16-os vadászgép törzsében és a Falcon indító üzemanyagtartályában használják . 2198-as ötvözet: Al-3,2Cu-0,9Li-0,4Mg-0,4Ag-0,1Zr, kereskedelmi repülőgépek lapjának gördítésére szolgál. 2050 ötvözet: Al-3,5Cu-1,0Li-0,4Mg-0,4Ag-0,4Mn-0,1Zr, vastag lemezek előállítására használják a 7050-T7451 ötvözetből készült vastag lemezek helyettesítésére kereskedelmi repülőgép-szerkezetek vagy rakétakilövő alkatrészek gyártásához. A 2195-ös ötvözethez képest a 2050-es ötvözet Cu+Mn-tartalma viszonylag alacsony az oltási érzékenység csökkentése és a vastag lemez magas mechanikai tulajdonságainak megőrzése érdekében, a fajlagos szilárdság 4%-kal, a fajlagos modulus 9%-kal magasabb, és a törési szilárdságot növeli a nagy feszültségi korróziós repedésállóság és a nagy kifáradási repedésnövekedési ellenállás, valamint a magas hőmérsékleti stabilitás.
Kínai kutatások a rakétaszerkezetekben használt kovácsolt gyűrűkről
A kínai hordozórakéta-gyártó bázis a Tiencsin gazdasági és technológiai fejlesztési övezetben található. Egy rakétakutatási és -gyártási területből, egy repülőgépipari technológiai alkalmazási területből és egy kiegészítő támogató területből áll. Integrálja a rakétaalkatrészek gyártását, az alkatrészek összeszerelését és a végső összeszerelés tesztelését.
A rakétahajtóanyag-tároló tartályt 2-5 m hosszú hengerek összekapcsolásával alakítják ki. A tárolótartályok alumíniumötvözetből készülnek, ezért alumíniumötvözet kovácsológyűrűkkel kell összekötni és megerősíteni őket. Ezen túlmenően a csatlakozókhoz, az átmeneti gyűrűkhöz, az átmeneti keretekhez és az űrjárművek egyéb részeihez, például a hordozórakétához és az űrállomásokhoz is kell összekötő kovácsológyűrűket használni, így a kovácsolt gyűrűk nagyon kritikus típusú összekötő és szerkezeti részek. A Southwest Aluminium (Group) Co., Ltd., a Northeast Light Alloy Co., Ltd. és a Northwest Aluminium Co., Ltd. rengeteg munkát végzett a kovácsológyűrűk kutatás-fejlesztése, gyártása és feldolgozása terén.
2007-ben a Southwest Aluminium túljutott az olyan technikai nehézségeken, mint a nagyméretű öntés, a kovácsolt tuskónyitás, a gyűrűhengerlés és a hideg deformáció, és kifejlesztett egy 5 m átmérőjű alumíniumötvözet kovácsológyűrűt. Az eredeti magkovácsolási technológia kitöltötte a hazai hiányt, és sikeresen alkalmazták a Long March-5B-hez. 2015-ben a Southwest Aluminium kifejlesztette az első szupernagy alumíniumötvözetből készült kovácsológyűrűt, amelynek átmérője 9 méter, és ezzel világrekordot állított fel. 2016-ban a Southwest Aluminium sikeresen meghódított számos kulcsfontosságú alapvető technológiát, például a hengerlést és a hőkezelést, és kifejlesztett egy szupernagy, 10 m átmérőjű alumíniumötvözetből készült kovácsológyűrűt, amely új világrekordot döntött, és megoldott egy jelentős kulcsfontosságú műszaki problémát. a kínai nagy teherbírású hordozórakéta fejlesztésére.
Szerkesztette: May Jiang a MAT Aluminiumtól
Feladás időpontja: 2023. december 01
