- No.336 Yunhe Road, Dongying, Shandong, Çin
Aerokosmik materiallar aviasiya texnikası və texnologiyasının inkişafında həlledici amillərdən biri olan təyyarələrdə və onların güc qurğularında, aksessuarlarında və alətlərində istifadə olunan bütün növ materiallardır və aerokosmik materialşünaslıq da materialşünaslığın qabaqcıl sahəsidir.
Aerokosmik materiallar yüksək və aşağı temperaturlara, eləcə də yaşlanma və korroziyaya qarşı mükəmməl müqavimətə malikdir və kosmik mühitə uyğunlaşa bilir.
Təyyarələrdə və onların güc bloklarında, aksessuarlarında və alətlərində istifadə olunan müxtəlif növ materiallar aerokosmik mühəndislik texnologiyasının inkişafında həlledici amillərdən biridir. Aerokosmik materialşünaslıq materialşünaslığın qabaqcıl sahəsidir. Təyyarələrin dizaynı materialşünaslığa daim yeni mövzular qoyur və aerokosmik materialşünaslığın inkişafına kömək edir; müxtəlif yeni materialların ortaya çıxması təyyarələrin dizaynı üçün yeni imkanlar verir və aerokosmik texnologiyanın inkişafına böyük kömək edir.
Aerokosmik materialların inkişafı aşağıdakı üç amildən asılıdır:
Aerokosmik materiallar yüksək gərginlik və ətalət qüvvələrindən əlavə, qalxma və enmə, mühərrikin vibrasiyası, fırlanan hissələrin yüksək sürətlə fırlanması, manevr uçuşu və qəfil külək kimi amillərin yaratdığı zərbə yüklərinə və dəyişən yüklərə məruz qalır. Mühərrikin qazı və günəş şüaları təyyarənin yüksək temperatur mühitində olmasına səbəb olur və uçuş sürəti artdıqca aerodinamik isitmə effekti ön plana çıxır və nəticədə “termal maneələr” yaranır. Bundan əlavə, həmçinin dəyişən temperaturlara məruz qalaraq, stratosferdə subsonik sürətlə səthin temperaturu təxminən -50 ℃-ə düşəcək, şiddətli qış mühitinin temperaturu ərazisində qütb dairəsi -40 ℃-dən aşağı olacaq, metal komponentlər və ya rezin şinlər kövrəkləşmə fenomeninə meyilli olacaq. Benzin, kerosin və digər yanacaqlar və müxtəlif sürtkü yağları, hidravlik yağlar, metal materialların çoxu korroziya, qeyri-metal materiallar şişkinlik əmələ gətirir və günəş şüaları, külək və yağış eroziyası, yeraltı rütubətli mühit kiflərin uzun müddət saxlanması polimer materialların qocalma prosesini sürətləndirəcək.
Aerokosmik nəqliyyat vasitələri atmosferdə və ya kosmosda uzun müddət fəaliyyət göstərir və ekstremal mühitlərdə xidmət edir, eyni zamanda son dərəcə yüksək etibarlılığa və təhlükəsizliyə, əla uçuş və manevr qabiliyyətinə malikdir, aerodinamik ehtiyaclara, emal tələblərinə və texniki xidmət tələblərinə cavab vermək üçün strukturun optimallaşdırılmasından əlavə, həm də materialın əla xüsusiyyətlərindən və funksiyalarından asılıdır.
Quruluşun kütləsini azaltmaq üçün sıxlığın 30% azalması gücün 50% artmasından daha faydalıdır. Alüminium ərintiləri, titan ərintiləri və kompozit materiallar yüksək xüsusi gücə və sərtliyə malik olan əsas aerokosmik struktur materiallarıdır ki, bu da nəqliyyat vasitəsinin yükünü, manevr qabiliyyətini və uçuş məsafəsini yaxşılaşdıra, eyni zamanda uçuş xərclərini azalda bilər.
Aerokosmik mühəndisliyin 1380%-dən çoxunda ultra yüksək möhkəmlikli poladdan (vermə gücü >10 MPa) istifadə olunmayacaq. Səsdən sürətli qırıcılar kimi müasir təyyarələr üçün ultra yüksək möhkəmliyə malik poladın miqdarı 5%-dən 10%-ə qədər sabitləşir və onun dartılma gücü 600-dən 1850MPa-a qədər, bəzən 1950MPa-a çatır, qırılma möhkəmliyi KIc = 78 ilə 91MPa-m1/2 arasındadır. Təyyarənin maye hidrogen və hidrogen mühitində xidmət üçün komponent materialı kimi karbonsuz korroziyaya davamlı polad seçmək üçün hidrogen yanacaq mühərrikləri ilə təchiz edilmiş yüksək möhkəmlikli korroziyaya davamlı poladdan istifadə etmək üçün təyyarənin yük daşıyan struktur hissələrində istifadə olunan aktiv aşındırıcı mühitlərdə.
Metal matris kompozitləri, yüksək temperaturlu qatran matrix kompozitləri, keramika matris kompozitləri və karbon/karbon kompozitləri aerokosmik sahədə getdikcə daha mühüm rol oynayır. Karbon/karbon kompozitləri karbonun odadavamlılığını karbon lifinin yüksək gücü və sərtliyi ilə birləşdirir, üstün istilik dayanıqlığına və əla istilik keçiriciliyinə malikdir və hələ də 2500 ° C-də kifayət qədər möhkəmliyə və möhkəmliyə malikdir və sıxlıq yüksək temperatur ərintilərinin yalnız 1/4 hissəsidir. Hibrid kompozitlər artan diqqəti cəlb edir, məsələn, karbon lifli kompozitlərə şüşə lifin əlavə edilməsi onların təsir xüsusiyyətlərini yaxşılaşdıra bilər, şüşə liflə gücləndirilmiş plastikə karbon lifinin əlavə edilməsi isə onun sərtliyini artıra bilər.
İdarə olunan kosmik gəmi bölmələrinin struktur materiallarının əksəriyyəti alüminium ərintisi, titan ərintisi, kosmos gəmisi kimi kompozit materiallardır, məsələn, əsasən alüminium ərintisindən hazırlanmış, əsas mühərrik itələyici quruluşunu dəstəkləyən Chin ərintisi, orta gövdənin əsas çərçivəsinin bir hissəsi bor lifi ilə gücləndirilmiş alüminium ərintisi metal matrisli kompozit materiallardan istifadə edərək, homojen kompozit materiallardan istifadə etməklə, panel üçün qrafit lifi ilə gücləndirilmiş epoksi qatran kompozit material. Raket başlığı, kosmik gəminin təkrar giriş modulunun xarici səthi və raket mühərrikinin daxili səthi, ablativ materiallardan istifadə etmək üçün, istilik axınının təsiri altında, ablativ materiallar parçalanma, ərimə, buxarlanma, sublimasiya, eroziya və digər fiziki-kimyəvi dəyişikliklərə məruz qala bilər, material səthinin kütləvi istehlakı çoxlu istilik götürmək üçün, raket mühərrikinin daxili istiliyinin qarşısını almaq məqsədinə çatmaq üçün. yanma kamerası və nozzle. Kabin daxilində uyğun bir iş temperaturunu saxlamaq üçün kabin bölməsində radiasiya istiliyindən qorunma tədbirləri görülməlidir, xarici dəri yüksək temperatura davamlı nikel əsaslı ərintisi və ya berilyum lövhəsi, istiliyədavamlı Çənə ərintisinin daxili quruluşu, xarici dəri və daxili strukturu kvars lifi ilə doldurulmuş, şüşə lifli kompozit keramika və yaxşı istilik keçirici xüsusiyyətlərə malik digər materiallar.
İnsanın kosmosa uçuşu, Ayın tədqiqi və kosmosun dərin tədqiqi, yüksək ayırdetmə qabiliyyətinə malik peyklər, yüksək sürət aparatları, təkrar istifadə oluna bilən daşıyıcı aparatlar, kosmik manevr aparatları və digər kosmik layihələrin həyata keçirilməsi və davamlı inkişafı ilə materiallara yeni və daha tələbkar tələblər irəli sürülür, kosmos uçuşları üçün yeni materialların işlənib hazırlanması üçün yeni imkanlar və təkan verir və materialların müstəqil müdafiəsi sahəsində mümkün olan ən erkən sistemlərdən biri kimi materialların mühafizəsi sahəsində əsas olmalıdır. xammal və mühəndislik tətbiqləri. Material sahəsi mümkün qədər tez material sistemində yenilik, əsas xammal və mühəndislik tətbiqlərinə müstəqil zəmanət verməkdə böyük bir irəliləyiş etməlidir.
Bundan əlavə, aerokosmik mühəndislikdə laminatlaşdırılmış kompozit materialların tətbiqi getdikcə daha geniş yayılır, məsələn, A380 yeni laminat növü olan 3% GLARE istifadə edir. Laminat iki müxtəlif növ materialı təzyiqlə bir-birinə qatan, adətən üst panel, üst yapışqan təbəqə, əsas material, aşağı yapışqan təbəqə, alt paneldən ibarət olan, möhkəmliyi və sərtliyi ayrı panel materialından və ya əsas materialdan daha yüksək olan, təyyarə və döyüş təyyarələrinin daşınması üçün tətbiq edilən kompozit materialdır. GLARE laminatı Şəkil 1-də göstərildiyi kimi nazik alüminium plitələrin və bir istiqamətli şüşə lif prepreginin (epoksi yapışqan ilə hopdurulmuş) laminasiya edilmiş və isti preslənmiş çoxsaylı təbəqələrini laminatlaşdırmaq üçün təzyiqlə (və ya isti pres tankı) hazırlanır. Alüminium təbəqə lif prepreg təbəqəsinə yapışmağı asanlaşdırmaq üçün düzgün şəkildə əvvəlcədən işlənir. Cədvəl 1, ehtiyaclara uyğun olaraq müxtəlif qalınlıqlarda hazırlana bilən, ticari olaraq istehsal edilə bilən GLARE laminat növlərini göstərir. Liflər 2, 3, 4 qat və s. ola bilər və lif tərkibi və istiqaməti cədvələ uyğun ola bilər və hər bir GLARE laminat növü xüsusi ehtiyaclara uyğun olaraq tənzimlənə bilən müxtəlif formalara malik ola bilər.
Aerokosmik materiallar təkcə aerokosmik məhsulların inkişafı və istehsalı üçün maddi təminat deyil, həm də aerokosmik məhsulların yenilənməsini təşviq etmək üçün texniki bazadır. Materialların təbiətinə görə aerokosmik materiallar dörd kateqoriyaya bölünür: metal materiallar, qeyri-üzvi qeyri-metal materiallar, polimer materiallar və qabaqcıl kompozit materiallar; funksiyasının istifadəsinə görə onları konstruktiv materiallara və funksional materiallara 2 kateqoriyaya bölmək olar. Struktur materiallar üçün ən kritik tələblər yüngül çəki və yüksək möhkəmlik və yüksək temperaturda korroziyaya davamlılıqdır; funksional materiallar mikroelektron və optoelektron materiallar, sensor həssas element materialları daxildir? Funksional keramika materialları, fiber optik materiallar, məlumat nümayişi və saxlama materialları, gizli materiallar və ağıllı materiallar.
Aerokosmik materiallar üçün bura 3 əsas kateqoriya material, təyyarə gövdəsi materialları, mühərrik materialları və hava avadanlığı materialları daxildir. Aerokosmik materiallara buraxılış aparatının ox gövdəsi materialları, raket mühərriki materialları, kosmik gəmi materialları və aerokosmik funksional materiallar daxildir.
Xüsusilə materiallar səviyyəsində aerokosmik materiallar alüminium ərintiləri, titan ərintiləri, maqnezium ərintiləri və digər yüngül ərintilər, ultra yüksək möhkəmlikli poladlar, yüksək temperaturlu titan ərintiləri, nikel əsaslı yüksək temperaturlu ərintilər, intermetal birləşmələr (titanium, aluminum sistemi) daxil olmaqla geniş çeşidi əhatə edir. molibden-silisium sistemi). Odadavamlı metallar və onların ərintiləri və digər yüksək temperaturlu metal konstruksiya materialları, şüşə lif, karbon lifi, aromatik amid lifi, aromatik heterosiklik lif, ultra yüksək molekulyar çəkili polietilen lif və digər kompozit möhkəmləndirici materiallar, epoksi qatranı, bismaleimid qatranı, termosetan poliimid qatranı, aksilinolat reçinesi, qatran və digər kompozit matris materialları, qabaqcıl metal əsaslı və qeyri-üzvi qeyri-metal əsaslı kompozitlər, qabaqcıl intermetallik birləşmə əsaslı kompozitlər, qabaqcıl keramika materialları, qabaqcıl karbon/karbon kompozitləri və qabaqcıl funksional materiallar.
Təyyarə gövdəsinin konstruktiv materiallarının tərkibi nisbətinin proqnozu göstərir ki, 21-ci əsrin əvvəllərində dominant material alüminium ərintisidir. Aerokosmik texnologiya üçün alüminium ərintilərini inkişaf etdirərkən həll edilməli olan ilk məsələ yüksək əməliyyat etibarlılığı və yaxşı işlənməni təmin edərkən struktur kütləsini necə azaltmaqdır. Həll edilməli olan aktual problem yaxşı qaynaq xüsusiyyətlərinə malik yüksək möhkəmlikli alüminium ərintilərinin hazırlanması və onların monolit qaynaqlı konstruksiyaların istehsalında istifadəsidir. Avtomobilin yükünü artırmağın yolu gücü artırmaq və ya sıxlığı azaltmaqdır (gücünü azaltmadan).
Alüminiumun litium ilə əridilməsi ərintinin sıxlığını azaldır və elastiklik modulunu artırır. Qalınlığı 0.5 mm-dən az olan nazik təbəqələr də daxil olmaqla, alüminium-litium (Al - Li) ərintisi təbəqələr lent rulonla yuvarlanaraq istehsal edilmişdir.
Alüminium baza qatının kompozitlərinin istifadəsi olduqca aşağı çatlaq genişlənmə dərəcələri (adi materialların 1/20 ~ 1/10), yüksək möhkəmlik (50% -dən 100% -ə qədər artım) və qırılma möhkəmliyi və aşağı sıxlıq (10% azalma) ilə xarakterizə olunan təyyarə dərilərinin etibarlılığını, xidmət müddətini və faydalı yükünü əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdıra bilər. Çatlamış perçin materialı çox perspektivlidir.
Müasir təyyarə konstruksiyalarında poladdan istifadə 5% -dən 10% -ə qədər sabitdir, səsdən sürətli qırıcılar kimi bəzi təyyarələrdə polad məqsədə uyğun materialdır.
Yüksək möhkəmlikli poladlar adətən yüksək sərtlik, yüksək xüsusi möhkəmlik və yüksək yorğunluq müddəti, eləcə də yaxşı orta temperatur gücü, korroziyaya davamlılıq və bir sıra digər parametrlər tələb edən struktur komponentlərində istifadə olunur. Polad həm yarımfabrikatların istehsalında, həm də mürəkkəb konstruksiya hissələrinin istehsalında, xüsusilə qaynaqla son proses olduğu qaynaqlı konstruksiya hissələrinin istehsalında əvəzolunmaz materialdır.
Uzun müddətdir ki, təyyarə istehsalı sənayesində ən çox istifadə edilən polad 1600 ~ 1850MPa möhkəmlik səviyyəsinə və təxminən 77.5 ~ 91MPa/m2 qırılma möhkəmliyinə malik orta alaşımlı yüksək möhkəmlikli poladdır. Hal-hazırda, eyni sınıq möhkəmlik indeksi saxlanılması, poladın minimum güc səviyyəsi 1950MPa artırılıb, həm də yüksək çat müqavimət, yüksək güclü qaynaq struktur polad yeni iqtisadi ərintiləri inkişaf etmişdir.
Yüksək möhkəmlikli poladın inkişaf istiqaməti, metallurgiya istehsal prosesini daha da təkmilləşdirmək, yüksək etibarlı struktur poladın 2100 ~ 2200MPa gücü performans səviyyəsini inkişaf etdirmək üçün ən yaxşı kimyəvi tərkibi və istilik müalicəsi xüsusiyyətlərini seçməkdir.
Gövdə daşıyıcı struktur hissələrində istifadə olunan aktiv aşındırıcı mühitin rolunda, xüsusən də daşıyıcı struktur hissələrinin istifadəsi üzrə hər cür hava şəraitində, yüksək möhkəmlikli korroziyaya davamlı poladın geniş yayılması, bu poladın möhkəmlik səviyyəsi alaşımlı konstruksiya poladına bənzəyir, etibarlılıq parametrləri (sınıq dayanıqlığı, korroziyaya davamlı poladdan və s.)
Yüksək möhkəmlikli poladın üstünlükləri bunlardır: müxtəlif qaynaq üsulları qaynaq həyata keçirmək üçün istifadə edilə bilər, yükdaşıyan struktur hissələri qaynaq, istilik müalicəsi olmadan qaynaqdan sonra, ya isti vəziyyətdə, ya da soyuq vəziyyətdə, yaxşı deşilmə qabiliyyətinə malikdir və s..
Yüksək möhkəmlikli polad materialların ən perspektivli tətbiqi, korroziyaya davamlı poladın martensitik növü olan aşağı karbon dispersiyasını gücləndirir və austenitik - martensitik poladdan keçid növüdür, tədqiqatlar göstərir ki, yüksək etibarlılıq və yaxşı iş şəraiti saxlamaqla yüksək möhkəmlikli korroziyaya davamlı poladın möhkəmlik səviyyəsini əhəmiyyətli dərəcədə artırmağa qadirdir.
Aşağı temperatur texnologiyası və avadanlıqları yüksək davamlı korroziyaya davamlı poladın tətbiqi üçün xüsusi bir sahədir və inkişaf istiqaməti, yaxşı inkişaf perspektivləri olan təyyarələr üçün hidrogen yanacaq mühərrikləri ilə təchiz edilmiş, tədqiqat istiqaməti kimi karbonsuz korroziyaya davamlı poladda işləmək üçün maye hidrogen və hidrogen mühitində olmalıdır.
Gövdə hissələrində titan ərintinin nisbətini yaxşılaşdırmaq potensialı olduqca böyükdür, proqnozlara görə, sərnişin təyyarəsinin gövdəsində titan ərintinin nisbəti 20% -ə çatacaq, hərbi təyyarələrin gövdəsi tətbiqlərinin nisbəti isə 50% -ə qədər artacaq? Əsas məqsəd bunu təmin etməkdir.
Titan ərintisi daha yüksək gücə və etibarlılığa malikdir; temperaturun istifadəsini daha da yaxşılaşdırmaq; yüksək proses performansı və yaxşı qaynaq qabiliyyəti ilə; müxtəlif yarımfabrikatlar istehsal edə bilər; strukturun formasını təkmilləşdirmək, yeni konstruktiv həllər hazırlamaq, strukturda mümkün qədər yetkin ərintilərdən və proseslərdən istifadə etmək.
Yüksək güclü titan ərintilərinin istifadəsi strukturun kütləsini azalda bilər, eyni zamanda strukturun çəki səmərəliliyini, etibarlılığını və emal qabiliyyətini artırır. Biz həm yüksək möhkəmliyə (1350 MPa), həm də yüksək emal qabiliyyətinə malik, sənaye təmiz dəmirindən dörd dəfə güclü olacaq və sənaye təmiz titanına oxşar proses xüsusiyyətlərinə malik olan bir boşqab ərintisi hazırlamağı planlaşdırırıq; biz həmçinin daha yüksək istilik gücü, istilik sabitliyi və xidmət müddətinə malik “alfaya yaxın” termal cəhətdən güclü titan ərintisi hazırlayıb istifadə edəcəyik.
Titan ərintilərinin inkişaf istiqamətlərindən biri yüksək istilik gücü, xüsusən də "yaxın alfa" istilik gücü titan ərintinin yüksək dayanıqlığı və uzun ömürlü olması ilə inkişaf etdirmək və istifadə etməkdir. 6-cı nəsil aeromühərrikdə bərk məhlulla gücləndirilmiş və intermetal birləşmə ilə gücləndirilmiş titan ərintisi lövhələrdən istifadə ediləcək.
Titan-alüminium birləşmə əsaslı ərinti tədqiqatın gələcək istiqamətidir, polad və istilik gücü ərintisi ilə müqayisədə 700 ~ 900 ℃ temperaturda xüsusi istilik gücü olan "γ" ərintisi, lakin plastiklik zəifdir.
Termal cəhətdən güclü titan ərintilərinin inkişafının yeni istiqaməti β bərk məhlul əsaslı ərintilərlə gücləndirilmiş intermetal birləşmələrin istifadəsidir. Bu ərinti 600 ~ 700 ° C temperaturda yüksək istilik gücü və qənaətbəxş plastiklik xüsusiyyətləri ilə xarakterizə olunur. Mövcud titan ərintiləri ilə müqayisədə, bu tip titan ərintilərinin inkişafı gücün və istilik gücünün 25% -dən 30% -ə qədər artması ilə nəticələnə bilər.
Əsas diqqət ərintilərin kimyası, tökmə və deformasiya proseslərinin optimallaşdırılmasına yönəldilməlidir. Optimal istilik müalicəsinin spesifikasiyalarının seçilməsi və hissələrin layihələndirilməsinin yeni üsullarının qəbulu xidmət temperaturunun artması və kütlənin azalmasının həlledici amillər olduğu aeromühərriklərin və aerokosmik texnoloji avadanlıqların strukturunda intermetal birləşmələrdən istifadə etməyə imkan verəcəkdir.
Aerokosmik texnologiyanın inkişaf səviyyəsini ifadə edən mühüm simvol istifadə olunan polimer kompozitlərin sayıdır, polimer kompozitlər xüsusi möhkəmlik və xüsusi sərtlik baxımından çox açıq üstünlüyə malikdir, yaxşı struktur xüsusiyyətləri və xüsusi xassələri ilə birləşir, aviasiya sahəsində geniş istifadə olunur? Airbus A3XX təyyarələri 25%-ə qədər polimer kompozitlərdən istifadə edəcək.
Matris kimi karbon lifi ilə gücləndirilmiş plastiklərlə polimer kompozitlərin istifadəsi struktur kütləsini azaltmaq üçün effektiv tədbirlərdən biridir. Polimer kompozitlər adətən yüksək sərtlik (elastik modul 196 GPa) və yüksək temperaturda ölçü sabitliyi ilə xarakterizə olunan yüksək elastik modullu karbon lifi ilə gücləndirilmiş plastiklərə aiddir, eyni zamanda yüksək sıxılma müqavimətini (1000 MPa) saxlayır. Yeni nəsil aerokosmik texnologiya avadanlıqlarında karbon lifi ilə gücləndirilmiş plastiklərin istifadəsi quyruq komponentlərinin, xüsusən də quyruq ucu komponentlərinin aerodinamik sərtliyini yaxşılaşdıra, struktur kütləsini azalda və tələb olunan uçuş texnologiyası keyfiyyətini təmin edə bilər. Yüksək modullu karbon lifi ilə gücləndirilmiş plastiklərin bu xüsusiyyətləri, aşağı sıxlıqla birləşərək, kosmik stansiyaların yığılması və saxlanması üçün manipulyatorların istehsalına imkan verir. Növbəti bir neçə ildə həll ediləcək problemlərə aşağıdakılar daxildir: karbon lifi ilə gücləndirilmiş plastiklərin struktur xüsusiyyətlərinin və xüsusi xassələrinin daha da yaxşılaşdırılması, xüsusilə iş temperaturunun 400 ℃-ə qədər artırılması.
Struktur material kimi yeni kompozit materiallar - üzvi plastiklər getdikcə daha mühüm rol oynayacaq. Son illərdə üzvi plastiklərin 2-ci nəsli hazırlanır, tək təyinatlı üzvi plastiklərin σb (dartılma gücü) dəyəri 3000 ~ 3200MPa-a çatdı, E dəyəri 130G Pa-ya yüksəldi. Eksperimental tədqiqatlar göstərir ki, 200 ~ 250GPa elastik modulu əldə etmək mümkündür, bu plastik işləmə temperaturu əslində orqanik deyil. 1 faktoru (205 ~ 300 ℃) Kompozitin su udulmasını əhəmiyyətli dərəcədə azaltmaq da mümkündür. Xüsusi gücə və elastiklik moduluna görə, müasir üzvi plastiklər, xüsusən də gələcəyin plastikləri bütün məlum polimerləri üstələyəcək? metal və keramika matrisli kompozitlər.
Hal-hazırda, şüşə liflə gücləndirilmiş plastiklər və prepreg prosesi ilə istehsal olunan karbon lifi ilə gücləndirilmiş plastik struktur hissələri getdikcə daha çox istifadə olunur. Bu prosesdən istifadə edildikdə, normal və mürəkkəb əyrilikli hissələr bir prosesdə hazırlana bilər. Adi polimer kompozitləri ilə müqayisədə prepreg əsaslı kompozitlər çatlara qarşı müqavimətin 40%-50% artması ilə xarakterizə olunur. Kəsmə gücü 20% -dən 50% -ə qədər artır? Yorulma gücü və davamlı gücün 20% -dən 35% -ə qədər artması? Bu kompozit material ilə əmək və enerji istehlakı 1/2 azaldıla bilər; struktur kütləsi (xüsusilə pətək doldurucusu vəziyyətində) 50% azaldıla bilər və struktur sızdırmazlığı 5 dəfə yaxşılaşdırıla bilər.
Ən yaxşı ərinti və ən yaxşı təşkil üsulu ilə xüsusi ərintilərin inkişafı tək kristal bıçağın işini əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdıra bilər, ən perspektivli ərintilərdən biri isti möhkəmlik nikel ərintisi sink ərintisidir.
Nikel tərkibli ərintilər daha yüksək işləmə temperaturlarına və daha yüksək dözümlülük xüsusiyyətlərinə malikdir və 1000100% -dən 300% -ə qədər olan sınaq ərintiləri üçün σ6> 7 MPa rekord davamlılıq dayanıqlığı qiymətləri əldə edilmişdir, beləliklə, 6-cı nəsil mühərriklər üçün soyutma kanalları olan monokristal bıçaqların inkişafı təmin edilmişdir. Nikel tərkibli ərintidən istifadə etməklə, turbin giriş temperaturu 2000 ~ 2100K-ə qədər artırıla bilər, soyuducu hava istehlakı 30% ~ 50% azaldıla bilər və soyuducu hava istehlakı eyni olduqda bıçağın xidmət müddəti 1 ~ 3 dəfə uzadıla bilər.
Qaz turbinli mühərrik diskinin materiallarına olan tələblər bıçaq materiallarına olan tələblərdən bir qədər fərqlidir: Birincisi, turbin diskinin iş temperaturu bıçaqdan aşağıdır; ikincisi, materialın etibarlılığına dair tələblər artır. Turbin diskli ərintilərin məhsuldarlığının yaxşılaşdırılması üçün yuxarıda göstərilən tələblər, ərintiləmə prinsipinin işlənib hazırlanması, gücləndirici mexanizmin təkmilləşdirilməsi, ərimə, deformasiya və istilik müalicəsi üçün yeni texnoloji üsulların işlənib hazırlanması kimi kompleks yanaşma ilə həll edilməlidir.
Bu gün aviamühərrik istehsalı sənayesinin qarşısında duran xüsusi məsələ, məsələn, qaynaqlı jurnalların hazırlanmasıdır? yanğın borusu və bir sıra digər qaynaqlanmış struktur komponentləri. Yanğın borusu materiallarının hazırlanmasında əsas problem onların struktur sərtliyini yaxşılaşdırmaqdır, bu problemin həlli həm də bir sıra tələbkar və hərtərəfli proses tələblərinə cavab verməlidir: yaxşı qaynaq qabiliyyəti, yüksək proses plastikliyi və s.. Yuxarıda qeyd olunan ərintilərin istifadəsi yanğın borusunun iş temperaturunu 150 ~ 200 ℃ artıra bilər, etibarlılığı və xidmət müddətini ~ 50% artıra bilər. kütləni 100% azaltmaqla qaynaqlanmış kasetin xüsusi gücünü artırmaq.
Antioksidant qoruyucu örtüyün istifadəsi istilik gücləndirici ərintilərin (ilk növbədə, turbin qanadları) xidmət müddətinin uzadılmasında mühüm amildir.
Hazırda qarışıq tozlarda diffuziya alüminləşdirilməsi yolu ilə qoruyucu örtüklərin istehsalı prosesinə alternativ texnologiya kimi müxtəlif mürəkkəb tərkibli yeni proseslər və örtüklər tətbiq edilmişdir. Tədqiqatçılar matris kimi müxtəlif elementar ionlarla plazmanın vakuumla örtülməsinin yeni üsulunu işləyib hazırlayıblar. Təxminən eyni örtük qalınlığı (50 ~ 70μm) vəziyyətində, ərintilərlə orijinal püskürtülmüş ərinti bıçağı sulfidlərdən effektiv şəkildə qoruya bilər. oksid korroziyasına malikdir və bıçağın ömrünü kütləvi istehsal olunan alüminiumlu örtüklərlə müqayisədə böyüklük sırası ilə uzada bilər.
Çoxkomponentli materialların yüksək enerjili vakuum plazma prosesi ilə örtülməsinin yeni üsulunda yüksək sürətli plazma axınının bərk səthə təsiri emal olunan səthin tərkibinin, təşkilinin, mikrohəndəsəsinin, fiziki-kimyəvi xassələrinin məqsədyönlü şəkildə möhkəmlənməsi ilə nəticələnir. Prosesin əsas üstünlükləri aşağıdakılardır: yüksək örtük keyfiyyəti, sıx və məsaməli olmayan, yaxşı plastiklik, güclü yapışma (100M P a-dan çox); yaxşı universallıq, bütün növ qoruyucu örtüklər sənaye cihazında tətbiq oluna bilər; yüksək çökmə dəqiqliyi.
Örtüyün, örtük avadanlığının və prosesin qiyməti aşağıdır, çoxkomponentli materiallardan istifadə edərək, örtükləri tətbiq etmək üçün yüksək enerjili vakuum plazma prosesi, həm diffuziya örtükləri, həm yapışqan örtüklər, həm də birləşən - diffuziya örtükləri müxtəlif örtüklər əldə edə bilərmi?
Qaz turbinli mühərriklərin iş temperaturunun və hissələrin ömrünün daha da yaxşılaşdırılmasının aktuallığı nikel matrisi faza gücləndirilmiş bərk məhluldan daha yaxşı sabitliyə malik yeni ərinti matrisinin axtarışını tələb etdi. Yeni ərinti matrisi Ni3Al tipli intermetal birləşmədən istifadə etmək üçün uyğundur və intermetal birləşmənin kovalent bağlanması ərintinin istilik gücü problemini bərk məhlulun adi metal birləşməsi ilə müqayisədə daha effektiv həll edə bilər? Bu ərintilərin istilik gücü səviyyəsi Ni3Al matrisinin əlavə ərintilərinə və tökmə prosesi ilə müəyyən edilən tökmə təşkilatına uyğun olaraq tənzimlənə bilər. Bu halda, bərabər oxdan sütunluya, sonra isə monokristal quruluşa keçid edildikdə, ərintinin istilik gücü artır.
Tək kristallı intermetal ərintilər daha yaxşı ümumi performansa malikdir. Eyni istilik gücü səviyyəsində (temperatur 1100 ° C), intermetallik mürəkkəb ərintinin tərkibində olan volfram (W) və molibden (M o) kimi nadir və qiymətli odadavamlı metalların miqdarı əhəmiyyətli dərəcədə aşağıdır.
İntermetal mürəkkəb əsaslı ərintilər 900 ~ 1150 ° C iş temperaturu diapazonunda soyudulmuş və soyudulmamış nozzle bələdçi qanadları, yanğın boruları və nozzle hissələri istehsal etmək üçün effektiv şəkildə istifadə edilə bilər. Şəhərin ən son elmi nailiyyətləri ərintinin istilik gücünü 50 ~ 70 MPa-dan çox artıra bilər.
İstilik gücü materiallarının tədqiqatı sahəsində gələcək irəliləyişlər (iş temperaturu 1300 ℃-dən çox artdı) təmin etmək üçün metal kompozitlərdən asılıdır. Metal kompozitlərin matrisi titan, intermetal birləşmələr və s. kimi müxtəlif materiallardan hazırlana bilər, möhkəmləndirici materiallar isə filamentli kristallardan, diffuz odadavamlı birləşmə hissəciklərindən, o cümlədən silisium karbid hissəciklərindən, oksid liflərindən və ya volfram liflərindən hazırlana bilər.
Xüsusi kompozitlər evtektik ərintilərin istiqamətli kristallaşma prosesinə uyğun olaraq hazırlanan təbii kompozitlərdir. Belə ərintilərdəki hər bir evtektik faza kristallaşma xəttinə perpendikulyar böyüyür, beləliklə, müstəvi kristallaşma xəttini hərəkət etdirməklə müəyyən bir oriyentasiyaya malik lifli bir təşkilat əldə edilə bilər. Bu materialın gücləndirici agenti, bir-biri ilə qarışdırılmış odadavamlı metal karbid (TaC, NbC) monokristallarının filamentli kristallarının davamlı skeletidir. Hazırlanmış təbii kompozit material 1200°C yüksək temperaturda yüksək davamlılıq səviyyələrini (σ70b> 1200 MPa) saxlaya bilir. Təkmil qaz turbinli mühərriklərdə kompozit materialların payının əhəmiyyətli dərəcədə artacağı (40%-ə qədər) proqnozlaşdırılır.
Materialların rolu haqqında müxtəlif media və atmosfer mühitləri korroziya və qocalma kimi özünü göstərir. Media ilə təmasda olan aerokosmik materiallar təyyarə yanacağı (benzin və kerosin kimi), raket yanacaqları (məsələn, qatılaşdırılmış nitrat turşusu, azot oksidi, hidrazin) və müxtəlif sürtkü yağları, hidravlik maye və s. külək və yağışın eroziyası, yeraltı nəmlik kif uzun müddət saxlanması polimer materialların yaşlanmasını sürətləndirəcək. Proses, korroziyaya davamlılıq, yaşlanmaya qarşı performans və qəlib əleyhinə performans yaxşı xüsusiyyətlərə malik olan aerokosmik materiallardır.
Kosmik mühitin materiallar üzərində rolu əsasən yüksək vakuumda (1.33×10-10Pa) və kosmik şüaların şüalanmasının təsirində özünü göstərir. Metal materiallar bir-biri ilə yüksək vakuum təmasda olur, çünki səth yüksək vakuum mühiti ilə təmizlənir və molekulyar diffuziya prosesini sürətləndirir, “soyuq qaynaq” fenomeni; yüksək vakuum və kosmik şüa radiasiya qeyri-metal materiallar uçuculuq və yaşlanma sürətləndirəcək, bəzən bu fenomen, yaşlanma və uğursuzluq səbəbiylə uçucu çökmə və çirklənmə, sızdırmazlıq strukturu səbəbiylə optik lens edəcək. Kosmik materiallar ümumiyyətlə kosmik mühitə uyğunlaşmaq üçün yer simulyasiya testləri vasitəsilə seçilir və hazırlanır.
Avtomobilin konstruktiv kütləsini azaltmaq üçün mümkün olan ən kiçik təhlükəsizlik marjasını seçmək və tamamilə etibarlı təhlükəsizlik müddətinə nail olmaq avtomobilin dizaynının məqsədi hesab olunur. Raketlər və ya buraxılış aparatları kimi qısa müddətdə bir dəfə istifadə edilən nəqliyyat vasitələri üçün insanlar material performansını maksimum dərəcədə artırmağa çalışırlar. Materialın möhkəmliyindən tam istifadə etmək və təhlükəsizliyi təmin etmək üçün metal materiallar üçün “zərərlərə dözümlülük dizayn prinsipi” tətbiq edilmişdir ki, bu da təkcə yüksək xüsusi möhkəmlik deyil, həm də yüksək qırılma möhkəmliyi tələb edir. Simulyasiya edilmiş istifadə şərtləri altında materialın çatların başlama müddəti və çatların genişlənmə sürəti ölçülür və layihə, istehsal və istifadə üçün vacib əsas kimi icazə verilən çat uzunluğu və müvafiq xidmət müddəti hesablanır. Üzvi qeyri-metal materiallar üçün həyatlarının sığorta müddətini təyin etmək üçün təbii yaşlanma və süni sürətləndirilmiş yaşlanma testləri tələb olunur, kompozit materialların qırılma sxemi, həyat və təhlükəsizlik də mühüm tədqiqat mövzusudur.
Aerokosmik materialların inkişafı aşağıdakı 3 amildən asılıdır və yalnız hər 3-ü yetkin mərhələyə qədər inkişaf etdirildikdən sonra onları uçan nəqliyyat vasitələrinə tətbiq etmək mümkündür. Buna görə də bütün dünya ölkələri aerokosmik materialların inkişafına üstünlük veriblər.
Kosmik sənayenin sürətli inkişafı ilə kosmik gəmilərin struktur materialları da uzunmüddətli davamlı inkişafda olacaq. Kosmik gəmi strukturlarında istifadə edilən yeni yüngül ərintilərin nisbəti getdikcə artır və kompozit materialların tətbiqi kosmik gəmi strukturlarında istifadə olunan materialların dəyişməsinə kömək etdi və sürətlə inkişaf edir. Metalların və qeyri-üzvi/üzvi materialların əla xassələrini birləşdirən metal matris kompozitləri də aerokosmik struktur tədqiqatçılarının vizyonuna daxil olmuşdur. Bundan əlavə, konstruktiv materiallar konstruktiv dizayndan ayrılmazdır və bəzi ənənəvi mürəkkəb strukturlar yeni çoxfunksiyalı strukturlar (MFC) və 3D çap strukturları ilə əvəz olunur. Gələcəkdə kosmik gəmilər üçün struktur materialları şaxələndirmə və yüksək performans tendensiyası nümayiş etdirəcəkdir.
Ənənəvi yüngül ərintilər hələ də üstünlük təşkil edir, müasir peykin tələblərinə uyğunlaşmaq üçün tədricən yeni yüngül ərintilər tətbiq ediləcək, yüksək performanslı, yüngül strukturlu, ərinti materialları tədricən kompozit materiallarla əvəzlənməyə meyllidir. Xüsusilə avtomobil və aviasiya sahəsində kompozit materiallar böyük uğur qazandıqda, materialın yüngülliyinə daha yüksək tələblər ilə aerokosmik sahədə də sıçrayış etməyə başladı. Bununla belə, tədqiqatların dərinləşməsi ilə məlum olur ki, ümumi istifadə olunan qatran əsaslı kompozitlərin zəif möhkəmlik, zəif ikincil emal performansı, zəif istilik və nəmə davamlılıq, kosmik mühitə zəif uyğunlaşma qabiliyyəti və s. kimi bəzi xas qüsurları var. Kosmik gəmilərdə qısa müddətdə geniş ərazidə tətbiq etmək çətindir ki, bu da bütün materialların sahədə tətbiqi və inkişafı üçün yer və imkanlar yaradır.
Kompozit materialların inkişaf sürəti yaxşıdır və tətbiq sahəsi artmağa davam edəcəkdir. Kompozit materialların inkişaf müddəti nisbətən qısadır, lakin onun sürətli inkişaf tendensiyası insanları onun böyük tətbiq perspektivlərinə malik olduğuna inandırmaq üçün kifayətdir. Kompozitlər aviasiya sahəsində aerokosmik tətbiqlərdən həmişə qabaqda olmuşdur. Onun təyyarələrdə tətbiqi ikinci dərəcəli konstruktiv materiallardan əsas konstruktiv materiallara qədər işlənib hazırlanmışdır. Dünyada Boeing 787 və Airbus 380 kimi iri təyyarələrin konstruksiya hissələri üçün kompozit materialların miqdarı 40%-dən 50%-ə qədər, qabaqcıl helikopterlərin konstruksiya hissələri üçün kompozit materialların miqdarı isə hətta 80%-dən çox təşkil edir. Boeing və Airbus ictimai araşdırma məlumatları göstərir ki, 2020-ci ilə qədər onların təyyarə struktur hissələrinin hamısı kompozit materiallardan istifadə edəcək. Analoji olaraq, aerokosmik sahədə kompozit materialların böyük inkişaf sahəsi və perspektivləri olacaqdır. Əvvəllər peyk fermalarında geniş istifadə olunan alüminium ərintisi ferma birləşmələrinin karbon lifli kompozit birləşmələrlə əvəz edilməsi də buna sübutdur. Şəkil 2 tipik karbon lifli kompozit birləşməni göstərir. İndiyə qədər karbon lifli yüksək performanslı kompozitlər hələ də kompozit tədqiqat və tətbiqin diqqət mərkəzindədir. Beynəlxalq qabaqcıl səviyyə ilə boşluğu daraltmaq üçün Çin indi kompozit materialların qabaqcıl tədqiqinə böyük diqqət yetirir. Aşağı qiymətli inteqrasiya olunmuş istehsal texnologiyasının inkişafı, avtomatlaşdırılmış, irimiqyaslı və yüksək dəqiqlikli istehsal avadanlıqlarının artan yetkinliyi və matris qatranının və karbon lifinin performansının davamlı olaraq yaxşılaşdırılması, nəmə və istiliyə qarşı müqavimət və karbon lifi ilə gücləndirilmiş qatran matrisinin qırılması zamanı uzadılması ilə kompozit materialların əhəmiyyətli miqdarını yaxşılaşdıracaqdır. şübhəsiz ki, daha da artır.
Zəhmət olmasa aşağıdakı formanı doldurun və biz sizinlə qısa zamanda əlaqə saxlayacağıq.
Easiahome bütün paslanmayan poladdan dünya üzrə paylanmasını təmin edir. Geniş çeşidli məhsullarımızla biz ekspert bazar məsləhətləri və tam metal emalı təklif edirik.
