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鈦及鈦合金在世界航天領域中的應用

來源:鈦棒,鈦板,鈦絲,鈦管,鈦設備,鈦合金 發布時間:2014-8-22 14:12:59
世界飛船航天飛機,是可以重復運用的世界上最早載人的世界飛船。從1972年開始研制,1981年首次飛翔成功。世界飛船由有小形翼的飛翔器和47m長的外部燃料容器及總計500t的2座固體燃料火箭助推器構成。軌跡世界飛船,長37m,重約68t,該尺度和噴氣式運送機DC-9大體一樣,是迄今最大的載人世界飛船,其貨倉長度為18m,直徑為5m,能把29.5t的貨物運送到地球軌跡上。航天飛機能像火箭那樣發射,并像世界飛船那樣,在最大髙度1000km的軌跡上飛翔,在沒有推力的情況下,能像飛機那樣滑翔著陸。這種航天飛機,本質上是世界運送船,所以,判別其有用性的參數之一,是往復于地球和地球軌跡間運送的有用載重童。為使這個有用載分量最大,鈦合金變成航天電機構件的重要原料。

在航天工業中的運用,首要運用其低密度、髙強度、耐髙溫、耐腐蝕等功能。
    鈦在航天工業中運用也達到了減輕發射分量、增加射程、節約費用的意圖,是航天工業的搶手原料。在火箭、導彈和航天工業中可用作壓力容器、燃料貯箱、火箭發動機殼體、火箭噴嘴套管、人造衛星外殼、載人世界飛船船艙(蒙皮及構造骨架)、起落架、登月艙、推動體系等。
    美國一級火箭發動機殼體原料廣泛運用的是Ti-6A1-4V合金。運用該合金的還有:巨形圓筒狀的液體火箭容器;洲際彈道導彈、“民兵”導彈等多個球形和橢圓形的發動機殼體等。另一方面,因為Ti-6A1-4VELI和Ti-5Al-2.5SnELI合金空隙元素特別是氧含量低,能在超低溫下運用,所以這些合金都用作火箭與導彈液態氫容器、“水星”世界飛船及“雙子星座”飛船的密封艙,以及在月球上著陸成功的“阿波羅(Apollo)”世界飛船的首要構造件。
    航天工業運用的鈦及鈦合金中除了運用了工業純鈦、Ti-6A1-4V、T-5A1-2.5Sn,Ti-6A1-4VELI和Ti-5Al-2.5SnELI以外,還有Ti-7Al-4Mo、Ti-3Al-2.5V、Ti-13V-llCr-3Al、Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al及Ti/BA1復合原料。軌跡世界飛船的規劃壽數為100次飛翔,每次飛翔在世界間逗留日期為7-30天,世界飛船是載人的,所以規劃成能習慣世界空間環境(真空、在軌跡上的極端溫差、回來大氣層時的發熱等),并重復運用。
1、高壓容器
    鈦合金因為能減輕世界飛船繞軌跡飛翔器的總分量,因此運用在許多當地。鈦的首要運用部分是裝入所必需的燃料及氣體的高壓容器。輕量的鈦合金制容器,在美國國家宇航局的雙子星座飛船、阿波羅飛船兩計劃上研制成功,選用T-6A1-4V合金。阿波羅飛船上的鈦制壓力容器,已實際運用了沒有前例的安全系數為1.5的規劃,曾經是用安全系數約為4進行規劃的。為使軌跡航天飛機高壓儲藏容器進一步輕量化,選用在薄壁鈦容器的表面上,加上白雀纖維(美國杜邦公司出產的芳香族有機纖維〉的方法。
    儲存緊縮氣體的壓力容器。“徘徊者”衛星和助推器共用了14個鈦容器,共減輕質量272kg。
    儲存液體推動劑的壓力容器。“阿波羅”飛船上運用了50個左右的壓力容器,有85%是鈦制的。大力神II過渡級發動機,改用鈦合金推動劑貯箱后分量減輕35%。
2、發動機売體
    固體燃料火箭發動機殼體。“民兵”洲際導彈第二級火箭發動機選用了Ti64合金重童減輕30%-40%,液體燃料火箭發動機殼體。“阿波羅”登月艙降低發動機燃燒室的承壓殼是由Ti64合金制成。
3、油壓配管
    航天飛機的油壓配管運用Ti-3A1-2.5V合金制作的無縫管,因為選用這種合金,分量可以減輕40%以上,為了削減對疲憊開裂的敏感性和提升體系的實際壽數,各種管的安裝選用了自動成形。
4、各種構造件
   鈦合金還廣泛用于各種構造件。“水星”號世界飛船的壓力艙首要為鈦材,占座艙分量的80%。“雙子星座”號世界飛船所用鈦合金商標有7種,運用鈦件570kg,占構造分量的84%。“阿波羅”號世界飛船的托架、夾具和緊固件均用鈦制成,共運用68t鈦材。
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