Алюмінієвий сплав для ракетного паливного баку
Конструкційні матеріали тісно пов’язані з низкою питань, таких як конструкція корпусу ракети, технологія виробництва та обробки, технологія підготовки матеріалів та економічність, і є ключовими для визначення якості зльоту та вантажопідйомності ракети. Відповідно до процесу розробки матеріальної системи, процес розробки матеріалів ракетного паливного бака можна розділити на чотири покоління. Перше покоління — алюмінієві сплави 5-ї серії, тобто сплави Al-Mg. Типовими сплавами є сплави 5A06 і 5A03. Наприкінці 1950-х років вони використовувалися для виготовлення конструкцій паливних баків для ракет P-2 і використовуються досі. 5A06 сплави, що містять від 5,8% Mg до 6,8% Mg, 5A03 – це сплав Al-Mg-Mn-Si. Друге покоління - це сплави 2 серії на основі Al-Cu. Резервуари китайської серії ракет-носіїв Long March виготовлені зі сплавів 2A14, які є сплавом Al-Cu-Mg-Mn-Si. з 1970-х років до теперішнього часу Китай почав використовувати резервуар для зберігання сплаву 2219, який є сплавом Al-Cu-Mn-V-Zr-Ti, широко використовується у виробництві різних резервуарів для зберігання ракет-носіїв. У той же час він також широко використовується в конструкції низькотемпературних паливних баків для запуску зброї, який є сплавом з чудовими низькотемпературними характеристиками та повною продуктивністю.
Алюмінієвий сплав для конструкції кабіни
З моменту розробки ракет-носіїв у Китаї в 1960-х роках і до цього часу в алюмінієвих сплавах для конструкції кабіни ракет-носіїв переважають сплави першого покоління та сплави другого покоління, представлені 2A12 і 7A09, тоді як зарубіжні країни увійшли до четвертого покоління. конструкційні алюмінієві сплави кабіни (сплав 7055 та сплав 7085), вони широко використовуються через їх високі міцнісні властивості, низька чутливість до загартування та чутливість до надрізу. 7055 є сплавом Al-Zn-Mg-Cu-Zr, а 7085 також є сплавом Al-Zn-Mg-Cu-Zr, але в ньому дуже низький вміст домішок Fe та Si, а вміст Zn високий – 7,0%. ~8,0%. Сплави Al-Li третього покоління, представлені 2A97, 1460 тощо, застосовувалися в іноземній аерокосмічній промисловості завдяки їх високій міцності, високому модулю та високому подовженню.
Посилені частинками алюмінієві матричні композити мають переваги високого модуля пружності та високої міцності, і їх можна використовувати для заміни сплавів 7A09 для виготовлення напівмоноккових стрингерів кабіни. Інститут дослідження металів Китайської академії наук, Харбінський технологічний інститут, Шанхайський університет Цзяотун та ін. виконали велику роботу в дослідженні та підготовці алюмінієвих матричних композитів, зміцнених частинками, з чудовими досягненнями.
Сплави Al-Li, що використовуються в зарубіжній авіації
Найбільш успішним застосуванням на іноземних аерокосмічних апаратах є сплав Weldalite Al-Li, розроблений Constellium і Quebec RDC, включаючи сплав 2195, 2196, 2098, 2198 і 2050. Сплав 2195: Al-4.0Cu-1.0Li-0.4Mg-0.4Ag-0.1Zr, який є першим сплавом Al-Li, успішно комерційно використаним для виробництва низькотемпературних резервуарів для зберігання палива для запусків ракет. Сплав 2196: Al-2,8Cu-1,6Li-0,4Mg-0,4Ag-0,1Zr, низька щільність, висока міцність, висока в’язкість до руйнування, спочатку розроблений для каркасних профілів сонячних панелей Hubble, зараз переважно використовується для екструдування профілів літаків. Сплав 2098: Al-3,5 Cu-1,1Li-0,4Mg-0,4Ag-0,1Zr, спочатку розроблений для виготовлення фюзеляжу HSCT, через його високу втомну міцність тепер використовується в фюзеляжі винищувачів F16 і паливному баку для запуску космічного корабля Falcon. . Сплав 2198: Al-3,2Cu-0,9Li-0,4Mg-0,4Ag-0,1Zr, який використовується для прокатки листа комерційних літаків. Сплав 2050: Al-3,5Cu-1,0Li-0,4Mg-0,4Ag-0,4Mn-0,1Zr, який використовується для виробництва товстих пластин замість товстих пластин зі сплаву 7050-T7451 для виготовлення конструкцій комерційних літаків або компонентів для запуску ракет. У порівнянні зі сплавом 2195 вміст Cu+Mn у сплаві 2050 відносно низький, щоб зменшити чутливість до загартування та зберегти високі механічні властивості товстої пластини, питома міцність на 4% вища, питомий модуль на 9% вище, і в'язкість до руйнування підвищується завдяки високій стійкості до корозійного розтріскування під напругою та високому опору росту втомної тріщини, а також високій температурній стабільності.
Китайські дослідження кування кілець, які використовуються в конструкціях ракет
Китайська база з виробництва ракет-носіїв розташована в зоні економічного і технологічного розвитку Тяньцзіня. Він складається з ракетно-дослідної та виробничої зони, промислової зони застосування аерокосмічної техніки та допоміжної допоміжної зони. Він об'єднує виробництво частин ракети, складання компонентів, випробування остаточного складання.
Бак для зберігання ракетного палива утворений з'єднувальними балонами довжиною від 2 до 5 метрів. Накопичувачі виготовлені з алюмінієвого сплаву, тому їх необхідно з’єднати та зміцнити кільцями з алюмінієвого сплаву. Крім того, для з’єднувачів, перехідних кілець, перехідних рам та інших частин космічних кораблів, таких як ракети-носії та космічні станції, також потрібно використовувати з’єднувальні кільця, тому кільця для кування є дуже важливим типом з’єднувальних і конструкційних деталей. Southwest Aluminum (Group) Co., Ltd., Northeast Light Alloy Co., Ltd. і Northwest Aluminium Co., Ltd. виконали велику роботу в галузі досліджень і розробки, виробництва та обробки кувальних кілець.
У 2007 році компанія Southwest Aluminium подолала технічні труднощі, такі як великомасштабне лиття, розкриття заготовки, прокатка кільця та холодна деформація, і розробила кільце для кування з алюмінієвого сплаву діаметром 5 м. Оригінальна технологія ковки сердечника заповнила вітчизняну прогалину та була успішно застосована на Long March-5B. У 2015 році компанія Southwest Aluminium розробила перше надвелике кувальне кільце з алюмінієвого сплаву діаметром 9 м, встановивши світовий рекорд. У 2016 році компанія Southwest Aluminium успішно впоралася з рядом ключових основних технологій, таких як прокатне формування та термічна обробка, і розробила надвелике кільце з алюмінієвого сплаву діаметром 10 м, яке встановило новий світовий рекорд і вирішило ключову технічну проблему. для розробки китайської ракети-носія важкої потужності.
Під редакцією May Jiang з MAT Aluminium
Час публікації: 01 грудня 2023 р
