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鈦合金在飛行器上的應用
2022-07-21

鈦的蘊藏量十分豐富│₪•·,在地球上鈦的儲置約佔地殼總重的0.61%│₪•·,在所有元素中佔第十位│₪•·,居於氧·₪▩₪│、矽·₪▩₪│、鋁·₪▩₪│、鐵·₪▩₪│、鈣·₪▩₪│、鈉·₪▩₪│、鉀·₪▩₪│、鎂·₪▩₪│、氫之後│₪•·,按金屬元素計│₪•·,為第7位;在常用金屬中則僅次於鋁·₪▩₪│、鐵和鎂│₪•·,佔第四位;比銅·₪▩₪│、鎳·₪▩₪│、鉛·₪▩₪│、鋅的總和還多十餘倍╃☁·。但由於它的高溫性質特別活潑│₪•·,很難提純│₪•·,因此金屬鈦直到二十世紀四十年代才生產出來╃☁·。第二次世界大戰後首先在真空爐中成功地用鎂還原四氯化鈦獲得了海綿鈦│₪•·,工業上開始少量應用╃☁·。冶煉技術一經突破並投入工業生產後│₪•·,這種新材料迅速受到人們的重視╃☁·。隨著鈦材需求量的增加│₪•·,鈦及鈦合金的產量一定會有大的增長╃☁·。

鈦及鈦合金由於具有優良的耐腐蝕效能·₪▩₪│、較高的強度和比強度以及能耐較高的溫度│₪•·,已作為一種工業材料在飛行器製造行業得到了廣泛的應用╃☁·。

在飛機上的應用

鈦合金是現代飛機承力結構中最有應用前景的材料╃☁·。同鋁合金及鋼相比│₪•·,它具有更高的比強度╃☁·。同時│₪•·,其耐腐蝕性·₪▩₪│、疲勞抗力均很高╃☁·。在高溫下不可能採用鋁合金時│₪•·,鈦合金卻能有效地工作╃☁·。考慮到飛機結構承力部件(壁板·₪▩₪│、緣條·₪▩₪│、隔框·₪▩₪│、梁·₪▩₪│、接頭及起落架等的特點│₪•·,製造時要用到厚板·₪▩₪│、模鍛件(鍛件)·₪▩₪│、鑄件│₪•·,以及擠壓型材·₪▩₪│、軋製型材和薄板等半成品╃☁·。設計此類疲勞危險的結構部件│₪•·,要求選用高比強度│₪•·,最大斷裂韌性和最小裂紋擴充套件速率的材料╃☁·。鈦合金可滿足要求│₪•·,方法是對不同半成品採用不同的變形加工和熱處理│₪•·,形成必需的冶金組織;針對鈦合金的所有特點│₪•·,研究制訂出鈦合金零部件的加工工藝╃☁·。

結構的重量效率是主要的質量指標之一╃☁·。改進半成品及決定結構件採用何種連線│₪•·,對提高結構重量總效率起著十分重要的作用╃☁·。這不僅取決於設計任務書│₪•·,還取決於結構材料的工藝效能╃☁·。對兩塊壁板的等壽命對接結構分析得知│₪•·,焊接接頭具有最高的重量效益│₪•·,且電子束焊接優於其它焊接│₪•·,因此選擇鈦合金製造飛機結構的主要要求之一是合金本身要有良好的可焊性╃☁·。而鈦合金Ti-6Al-4V就具有良好的可焊性╃☁·。

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