کاربرد آلیاژ تیتانیوم در موشک فضایی

در تجهیزات فناوری موشک فضایی استفاده می شود. آلیاژها و آلیاژهای نزدیک به آلفا عبارتند از OT4، OT4-1، BT5-1 و P-T3B. صفحه آلیاژی OT4 برای ساخت محفظه احتراق موتور موشک سوخت مایع و قطعات اتصال ایستگاه مداری "هپینگ - 1" و آلیاژ OT4-1 برای ساخت قطعات آویز موتور، مخازن سوخت، اتصالات لوله استفاده می شود. و براکت ها آلیاژهای BT5-1 و P -- T3B برای ساخت ظروف - سیستم‌های تقویت‌کننده ذخیره‌کننده و مخازن ذخیره مایع برودتی آلیاژهای BT5-1 برای ساخت پروانه‌های پمپ انتقال هیدروژن مایع. فرآیند ساخت پروانه ترکیبی از شمش ریخته گری - فورج قالبی و متالورژی گلوله است. چرخ پوششی با تیغه ها و چرخ اصلی به ضخامت 3 میلی متر توسط متالورژی ذرات ساخته شده و با جوشکاری انتشار در فرآیند تف جوشی تحت فشار ذرات به چرخ اصلی فورج قالب جوش داده می شود. تحت بارگذاری استاتیکی، شکست بر روی ذرات خالی یا قالب فورج رخ می دهد، که نشان می دهد جوشکاری انتشار بسیار قابل اعتماد است. عملکرد نرم پروانه موشک حامل «انرژی» نشان می دهد که این فناوری تأثیر خوبی دارد.

توسعه موتورهای با نسبت رانش به وزن پالس بالا برای محصولات پیشرفته فناوری موشک هوافضا نیازمند استفاده از آلیاژهای تیتانیوم با استحکام و انعطاف پذیری در دمای پایین بالاتر است. به همین دلیل موسسه تحقیقات فلزات شرکت سهامی "مواد مرکب" روسیه در حال انجام چرخه تعیین فرآیند آلیاژ BT6c برای این پروژه است. این آلیاژ برای تولید فورجینگ های قالبی φ600 میلی متر با دمای عملیاتی تا -200 درجه، صفحات برای آکومولاتورها، براکت های بلبرینگ و بیلت ها برای اتصالات لوله استفاده می شود. در حال حاضر، ما در حال بررسی راه هایی برای کاهش دمای کاری آلیاژ به 253 درجه سانتیگراد هستیم که یکی از آنها بدست آوردن قطعات با متالورژی ذرات است. این فرآیند می تواند اطمینان حاصل کند که تمام قسمت های بیلت دارای ساختار کریستالی ریز یکنواخت هستند و عملکرد کل بیلت را همسانگرد می کند. پس از پرس ایزواستاتیک داغ در منطقه + زون + برشته کردن یک مرحله‌ای، مواد خالی متراکم از ذرات آلیاژ BT6c تهیه شد. استحکام 100 مگاپاسکال بیشتر از آلیاژ BT{11}}KT بود و عملکرد خستگی بالاتر بود.

The important issue is to research and develop a new type of near-α alloy with σb>800MPa و دمای مقاومت در برابر اکسیداسیون تا 850 درجه برای جایگزینی سازه های جوش داده شده بزرگ از فولاد ضد زنگ. این آلیاژ حاوی هافنیوم و نیوبیوم خواهد بود و با پلاستیسیته فرآیند بالا، مقاومت در برابر اکسیداسیون در دماهای تا 850 درجه سانتیگراد و حداقل حفاظت در هنگام جوشکاری بدون نیاز به تجهیزات جوشکاری گران قیمت مانند مخازن فضایی سرنشین دار با اتمسفر محافظ مشخص می شود. علاوه بر این، اتصالات جوشی آلیاژ برای حذف تنش پسماند نیازی به بازپخت ندارند.

پرمصرف ترین آلیاژهای تیتانیوم در موشک های فضایی آلیاژهای دو فاز BT6c، BTl4، BT{3}}، BT23، BTl6، BT9 (BT8) هستند که عمدتاً در حالت های تقویت عملیات حرارتی استفاده می شوند. آلیاژ آنیل BT6c را می توان در انباشته ها استفاده کرد، اما این آلیاژ بیشتر در حالت تقویت عملیات حرارتی σb=1050MPa - 1100MPa استفاده می شود. کاربردهای مشابه شامل آلیاژهای BTl4 σb=1100MPa ~ 1150MPa است. آلیاژ BTl4 آنیل شده σb بزرگتر یا مساوی 900 مگاپاسکال را می توان به عنوان یک تیر لوله ای با قطر 80 میلی متر تا 120 میلی متر استفاده کرد و همچنین در ساخت بست هایی که در -196 درجه سانتی گراد کار می کنند، استفاده می شود.

در سال های اخیر، فرآیند مهر زنی همدما از آلیاژ BT23 با قطر بیرونی تا نیمکره های 350 میلی متر توسعه یافته است. در مقایسه با کل مهر زنی داغ، این فرآیند می تواند جرم قطعه مهر زنی را از 36 کیلوگرم به 8.5 کیلوگرم، ضخامت دیواره را از 22 میلی متر به 10 میلی متر، و میزان استفاده از فلز را از 0.15 به 0.64 کاهش دهد. به طور گسترده در موشک های فضایی استفاده می شود ریخته گری آلیاژ BT5، BT20، جرم تا 100 کیلوگرم. یک آلیاژ تیتانیوم ریخته‌گری شده (Ti-6A1-20Zr-2Mo) با استحکام 1050MPa-1100mpa توسعه و آزمایش شد، و یک قالب ریختگی با وزن 200 کیلوگرم بدست آمد. پرس ایزواستاتیک داغ ریخته گری توسعه داده شد. پس از پردازش، بازده ریخته گری از 70٪ به 92٪ افزایش می یابد، ازدیاد طول ریخته گری 30٪ افزایش می یابد، چقرمگی ضربه 50٪ تا 150٪ افزایش می یابد و استحکام خستگی 50٪ افزایش می یابد. آلیاژهای تیتانیوم نیکل با اثرات "حافظه شکل" نیز استفاده می شود. آلیاژ TH1 به عنوان آنتن خود باز شونده، میله فشاری، کنتاکتور و ضربه گیر برای سیستم های هوافضا استفاده می شود. آلیاژ دمای پایین THlk با دمای بازیابی شکل 80 درجه سانتیگراد را می توان برای ساخت اتصالات برای لوله ها و تجهیزات در سیستم های مختلف هیدرولیک و سیستم های قدرت استفاده کرد.
در حال حاضر، آلیاژهای مبتنی بر ترکیبات بین فلزی Ti-Al در حال مطالعه هستند. این آلیاژ ترکیبی منحصر به فرد از خواص، استحکام حرارتی و مدول الاستیک بالا و چگالی کم دارد که این آلیاژها را به امیدوارکننده ترین آلیاژ برای نسل جدید موشک های فضایی تبدیل می کند. شرکت تحقیقاتی و تولیدی "کامپوزیت مواد" در حال توسعه تجهیزات فرآیندی جامع برای ساخت بیلت با این مواد از جمله تجهیزات ذوب، تجهیزات تولید ذرات، تجهیزات تغییر شکل همدما و غیره است.