Aluminiumslegering til raketbrændstoftank
Strukturelle materialer er tæt forbundet med en række spørgsmål såsom design af raketlegemestruktur, fremstillings- og forarbejdningsteknologi, materialeforberedelsesteknologi og økonomi, og er nøglen til at bestemme rakettens startkvalitet og nyttelastkapacitet. Ifølge udviklingsprocessen af materialesystemet kan udviklingsprocessen for raketbrændstoftankmaterialer opdeles i fire generationer. Den første generation er 5-serie aluminiumslegeringer, det vil sige Al-Mg legeringer. De repræsentative legeringer er 5A06 og 5A03 legeringer. De blev brugt til at fremstille P-2 raketbrændstoftankstrukturer i slutningen af 1950'erne og bruges stadig i dag. 5A06-legeringer indeholdende 5,8 % Mg til 6,8 % Mg, 5A03 er en Al-Mg-Mn-Si-legering. Anden generation er Al-Cu-baserede 2-serie legeringer. Lagertankene i Kinas Long March-serie af løfteraketter er lavet af 2A14-legeringer, som er en Al-Cu-Mg-Mn-Si-legering. fra 1970'erne til i dag begyndte Kina at bruge 2219 legeringsfremstillingstank, som er en Al-Cu-Mn-V-Zr-Ti-legering, der er meget udbredt i fremstillingen af forskellige løfteraketlagertanke. Samtidig er det også meget udbredt i strukturen af lavtemperaturbrændstoftanke til våbenlancering, som er en legering med fremragende ydeevne ved lav temperatur og omfattende ydeevne.
Aluminiumslegering til kabinestruktur
Siden udviklingen af løfteraketter i Kina i 1960'erne indtil nu, er aluminiumslegeringerne til kabinestrukturen af løfteraketter domineret af første generation og anden generations legeringer repræsenteret af 2A12 og 7A09, mens udlandet er gået ind i fjerde generation af løfteraketter. kabine strukturelle aluminiumslegeringer (7055 legering og 7085 legering), de er meget udbredt på grund af deres høje styrkeegenskaber, lave bratkølingsfølsomhed og notch følsomhed. 7055 er en Al-Zn-Mg-Cu-Zr-legering, og 7085 er også en Al-Zn-Mg-Cu-Zr-legering, men dens Fe- og Si-indhold af urenheder er meget lavt, og Zn-indholdet er højt på 7,0 % ~8,0 %. Den tredje generation af Al-Li-legeringer repræsenteret ved 2A97, 1460 osv. er blevet anvendt i udenlandsk rumfartsindustri på grund af deres høje styrke, høje modul og høje forlængelse.
Partikelforstærkede aluminiummatrixkompositter har fordelene ved højt modul og høj styrke og kan bruges til at erstatte 7A09-legeringer til fremstilling af semi-monokokke kabinestringere. Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences, Harbin Institute of Technology, Shanghai Jiaotong University osv. har gjort en masse arbejde i forskning og forberedelse af partikelforstærkede aluminiummatrix-kompositter med bemærkelsesværdige resultater.
Al-Li legeringer brugt i udenlandsk rumfart
Den mest succesrige anvendelse på udenlandske rumfartskøretøjer er Weldalite Al-Li-legeringen udviklet af Constellium og Quebec RDC, herunder 2195, 2196, 2098, 2198 og 2050 Alloy. 2195-legering: Al-4.0Cu-1.0Li-0.4Mg-0.4Ag-0.1Zr, som er den første Al-Li-legering, der med succes kommercialiseret til fremstilling af lavtemperaturbrændstofopbevaringstanke til raketopsendelser. 2196 legering: Al-2.8Cu-1.6Li-0.4Mg-0.4Ag-0.1Zr, lav densitet, høj styrke, høj brudsejhed, oprindeligt udviklet til Hubble solpanelrammeprofiler, nu mest brugt til ekstrudering af flyprofiler. 2098 legering: Al-3.5 Cu-1.1Li-0.4Mg-0.4Ag-0.1Zr, oprindeligt udviklet til fremstilling af HSCT skrog, på grund af dets høje udmattelsesstyrke, bruges det nu i F16 kampfly og rumfartøjer Falcon launch brændstoftank . 2198 legering: Al-3.2Cu-0.9Li-0.4Mg-0.4Ag-0.1Zr, brugt til at rulle plade til kommercielle fly. 2050 legering: Al-3.5Cu-1.0Li-0.4Mg- 0.4Ag-0.4Mn-0.1Zr, bruges til at producere tykke plader til at erstatte 7050-T7451 legerede tykke plader til fremstilling af kommercielle flystrukturer eller raketaffyringskomponenter. Sammenlignet med 2195-legeringen er Cu+Mn-indholdet i 2050-legeringen relativt lavt for at reducere bratkølingsfølsomheden og opretholde de høje mekaniske egenskaber af den tykke plade, den specifikke styrke er 4% højere, det specifikke modul er 9% højere, og brudsejheden øges med høj spændingskorrosionsrevnemodstand og høj modstandsdygtighed over for træthedsrevnevækst samt høj temperaturstabilitet.
Kinas forskning i smederinge brugt i raketstrukturer
Kinas produktionsbase for løfteraketter er placeret i Tianjins økonomiske og teknologiske udviklingszone. Det er sammensat af et raketforsknings- og produktionsområde, et industriområde for luftfartsteknologiapplikationer og et hjælpeområde. Det integrerer raketdeleproduktion, komponentsamling, slutmontagetest.
Raketdrivmiddellagertanken er dannet ved at forbinde cylindre med en længde på 2m til 5m. Lagertankene er lavet af aluminiumslegering, så de skal forbindes og forstærkes med smederinge af aluminiumslegering. Derudover skal konnektorer, overgangsringe, overgangsrammer og andre dele af rumfartøjer, såsom løftefartøjer og rumstationer, også bruge forbindende smederinge, så smederinge er en meget kritisk type forbindelses- og strukturelle dele. Southwest Aluminium (Group) Co., Ltd., Northeast Light Alloy Co., Ltd., og Northwest Aluminium Co., Ltd. har gjort meget arbejde inden for forskning og udvikling, fremstilling og forarbejdning af smederinge.
I 2007 overvandt Southwest Aluminium tekniske vanskeligheder såsom støbning i stor skala, smedning af billetåbning, ringvalsning og kold deformation og udviklede en smedning af aluminiumslegering med en diameter på 5m. Den originale kernesmedningsteknologi udfyldte det indenlandske hul og blev med succes anvendt på Long March-5B. I 2015 udviklede Southwest Aluminium den første superstore overordnede smedering af aluminiumslegering med en diameter på 9m, hvilket satte verdensrekord. I 2016 erobrede Southwest Aluminium med succes en række centrale kerneteknologier såsom valseformning og varmebehandling og udviklede en superstor aluminiumslegering med en diameter på 10m, som satte en ny verdensrekord og løste et stort teknisk problem. til udvikling af Kinas tunge løfteraket.
Redigeret af May Jiang fra MAT Aluminium
Posttid: Dec-01-2023
