एयरोस्पेस के लिए टाइटेनियम मिश्र धातुओं की विशेषताओं का विकास और अनुप्रयोग

1940 के दशक में टाइटेनियम के औद्योगिक उत्पादन के बाद से, यह व्यापक रूप से एयरोस्पेस, सैन्य उद्योग, समुद्री में अपनी उच्च शक्ति, अच्छे संक्षारण प्रतिरोध, गैर-चुंबकीय, अच्छे वेल्डिंग प्रदर्शन और अन्य लाभों के साथ-साथ सुपरकंडक्टिविटी, मेमोरी और अन्य लाभों के कारण उपयोग किया गया है। विकास, पेट्रोकेमिकल, बिजली उत्पादन, सुपरकंडक्टिविटी, आदि के क्षेत्रों में, यह "सर्वशक्तिमान धातु", "समुद्री धातु", "तीसरी धातु", "आधुनिक धातु" और इसी तरह की प्रतिष्ठा है। टाइटेनियम के उत्कृष्ट गुणों की निरंतर खोज के साथ, इसके आवेदन का दायरा अभी भी विस्तार कर रहा है, और यह स्टील और एल्यूमीनियम के बाद तीसरी संरचनात्मक धातु बन जाएगा। राष्ट्रीय रक्षा, विमानन, उच्च तकनीक और अन्य क्षेत्रों में टाइटेनियम की महत्वपूर्ण भूमिका को देखते हुए, इसे संयुक्त राज्य अमेरिका, रूस, ब्रिटेन, फ्रांस और अन्य सैन्य शक्तियों और जापान और अन्य देशों द्वारा अत्यधिक मूल्यवान माना गया है, और 21 वीं शताब्दी में रणनीतिक महत्व के साथ एक प्रमुख संरचनात्मक धातु के रूप में सूचीबद्ध किया गया है। टाइटेनियम विज्ञान और प्रौद्योगिकी का विकास, जिसमें नई मिश्र धातुएं, नई पिघलने वाली प्रौद्योगिकियां और अनुप्रयोग प्रौद्योगिकियां शामिल हैं, तेजी से परिवर्तन के दौर से गुजर रही हैं। चीन के टाइटेनियम उद्योग ने लगभग 40 वर्षों से उतार-चढ़ाव का अनुभव किया है। राज्य के समर्थन के साथ, इसने बहुत प्रगति की है और अपनी स्वतंत्र टाइटेनियम उद्योग प्रणाली स्थापित की है। 2000 में, चीन ने 1,751 टन टाइटेनियम स्पंज और 2,206 टन टाइटेनियम संसाधित सामग्री का उत्पादन किया। 2008 में, चीन ने 49,632 टन टाइटेनियम स्पंज का उत्पादन किया, जो 8 वर्षों में 27.3 गुना की वृद्धि थी। 2008 में, चीन ने 27,737 टन टाइटेनियम संसाधित सामग्री का उत्पादन किया, जो 11.6 गुना की वृद्धि थी। गुणा।

टाइटेनियम मिश्र धातु कच्चे माल की उच्च लागत के कारण, विदेशों में टाइटेनियम सामग्री का 70% -80% विमानन और एयरोस्पेस उद्योगों में उपयोग किया जाता है। मेरे देश के विमानन और एयरोस्पेस क्षेत्रों में टाइटेनियम मिश्र धातुओं की मांग भी विशेष रूप से बड़ी है। वर्तमान में, मेरे देश में विकास के तहत उन्नत विमानों में उपयोग किए जाने वाले टाइटेनियम मिश्र धातुओं का अनुपात लगभग 10% -12% है, सैन्य विमानों में उपयोग किए जाने वाले टाइटेनियम का अनुपात अधिक है, लगभग 20% -30%, और सैन्य विमान इंजनों में उपयोग किए जाने वाले टाइटेनियम का अनुपात 30% से अधिक है। . नए रॉकेट और मिसाइलों में इस्तेमाल होने वाले टाइटेनियम की मात्रा भी बढ़ रही है।

यह पेपर मुख्य रूप से संयुक्त राज्य अमेरिका, रूस, ब्रिटेन, जापान और चीन में विमानन और एयरोस्पेस क्षेत्रों में टाइटेनियम के अनुसंधान और अनुप्रयोग की प्रगति को संक्षेप में प्रस्तुत करता है, जो विमानन और एयरोस्पेस क्षेत्रों में मेरे देश के टाइटेनियम उद्योग के आवेदन और विकास के लिए एक संदर्भ के रूप में काम कर सकता है।

जैसा कि विमान की डिजाइन अवधारणा धीरे-धीरे अतीत में शुद्ध स्थैतिक ताकत से सुरक्षा---जीवन, क्षति---सुरक्षा में बदल जाती है, और जब तक कि आधुनिक क्षति सहिष्णुता डिजाइन अवधारणा नहीं होती है, उन्नत टाइटेनियम मिश्र धातु सामग्री धीरे-धीरे उच्च फ्रैक्चर क्रूरता और कम दरार प्रसार की ओर बढ़ रही है। क्षति-सहिष्णु टाइटेनियम मिश्र धातुओं की दर। वर्तमान में, विदेशी विकसित देश नए क्षति-सहिष्णु टाइटेनियम मिश्र धातु सामग्री के विकास और उन्नत विमानों में उनके अनुप्रयोग के विकास में सबसे आगे रहे हैं, विशेष रूप से मध्यम-शक्ति Ti-6Al-4VELI और उच्च-शक्ति Ti-6-222s, आदि। इसका उपयोग अमेरिकी एफ -22, एफ -35 और सी -17 जैसे नई पीढ़ी के विमानों में सफलतापूर्वक किया गया है। विमान की सेवा जीवन और लड़ाकू प्रभावशीलता में बहुत सुधार। विमान डिजाइन अवधारणाओं के विकास के साथ, टाइटेनियम मिश्र धातु संरचनाओं के नुकसान सहिष्णुता डिजाइन विचारों ने भी मेरे देश में ध्यान आकर्षित करना शुरू कर दिया है। "दसवीं पंचवर्षीय योजना" के बाद से, मेरे देश ने स्वतंत्र रूप से TC4-DT मध्यम-शक्ति और उच्च-क्रूरता क्षति-सहिष्णु टाइटेनियम मिश्र धातु और TC21 उच्च-शक्ति और उच्च-क्रूरता क्षति-सहिष्णु टाइटेनियम मिश्र धातु विकसित की है, और क्षति-सहिष्णु टाइटेनियम मिश्र धातु के β मशीनिंग की स्थापना की है। प्रौद्योगिकी, जिसने मेरे देश में नए विमानों के विकास के लिए सामग्री अनुप्रयोग प्रौद्योगिकी की नींव रखी है। विमानन और एयरोस्पेस संरचनाओं के लिए टाइटेनियम मिश्र धातुओं की विकास आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए, मेरे देश ने स्वतंत्र रूप से कम ताकत और उच्च-क्रूरता तार टाइटेनियम मिश्र धातुओं (NiTi) और पाइप मिश्र धातुओं (TA18), 1300MPa-2000Mpa श्रृंखला अल्ट्रा-उच्च-शक्ति टाइटेनियम मिश्र धातुओं (TB8, TB9, TB20), आदि को विकसित किया है, विमान संरचनाओं के लिए चीनी विशेषताओं के साथ एक नई टाइटेनियम मिश्र धातु सामग्री प्रणाली शुरू में बनाई गई है, और विमानन और एयरोस्पेस संरचनाओं के लिए टाइटेनियम मिश्र धातुओं की एक नई पीढ़ी स्थापित की गई है। विशिष्ट प्रदर्शन तालिका 1 में दिखाया गया है

विशिष्ट संरचनात्मक टाइटेनियम मिश्र धातुओं के मुख्य तकनीकी संकेतक

Ti-6Al-4V (TC4) 1960 के दशक की शुरुआत में विकसित एक मध्यम-शक्ति α-β टाइटेनियम मिश्र धातु है। इसमें उत्कृष्ट व्यापक गुण हैं और इसे सार्वभौमिक मिश्र धातु के रूप में जाना जाता है। यह विमानन और एयरोस्पेस संरचनाओं के लिए सबसे शुरुआती और सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला सामान्य उद्देश्य मिश्र धातु है। टाइटेनियम मिश्र धातुओं, प्लेटों, सलाखों और फोर्जिंग, आदि सहित। मिश्र धातु में अच्छी वेल्डिंग और मशीनेबिलिटी गुण होते हैं, और ठीक दाने वाले मिश्र धातु में सुपरप्लास्टिसिटी होती है, और जटिल घटकों को सुपरप्लास्टिक बनाने / प्रसार बंधन (एसपीएफ / डीबी) की संयुक्त प्रक्रिया द्वारा गढ़ा जा सकता है। उच्च शक्ति संरचनात्मक टाइटेनियम मिश्र धातुआम तौर पर 1000MPa से अधिक की तन्यता शक्ति के साथ मिश्र धातुओं को संदर्भित करते हैं। वर्तमान में, उच्च-शक्ति वाले टाइटेनियम मिश्र धातु जो अंतरराष्ट्रीय उन्नत स्तर का प्रतिनिधित्व करते हैं और विमान में व्यावहारिक रूप से उपयोग किए जाते हैं, उनमें मुख्य रूप से मेटास्टेबल β-प्रकार के मिश्र धातु Ti-15-3, π21S, β-प्रकार के मिश्र धातु Ti-1023 के पास और α-β-प्रकार के दो-चरण टाइटेनियम मिश्र धातु BT22 शामिल हैं। विमान संरचनाओं में आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले 30CrMnSiA उच्च-शक्ति वाले संरचनात्मक स्टील को बदलने के लिए उच्च-शक्ति वाले संरचनात्मक टाइटेनियम मिश्र धातु का उपयोग करके वजन को 20% से अधिक कम किया जा सकता है।

Ti-6Al-2Sn-2Zr-2Cr-2Mo (TC21) 1970 के दशक में विकसित एक उच्च-शक्ति, उच्च-क्रूरता, क्षति-सहिष्णु दो-चरण टाइटेनियम मिश्र धातु है। थर्मोमैकेनिकल उपचार के बाद, मिश्र धातु में उच्च शक्ति, अच्छी क्षति सहिष्णुता और थकान दरार विकास के लिए उत्कृष्ट प्रतिरोध के फायदे हैं, और उच्च शक्ति और उच्च-क्रूरता लोड-असर घटकों के निर्माण के लिए उपयुक्त है। सी तत्व को जोड़कर, मिश्र धातु मध्यम तापमान पर उच्च शक्ति बनाए रखता है, जो Ti-6Al-4V से बेहतर है। मिश्र धातु शीट को कमरे के तापमान पर सुपरप्लास्टिक रूप से बनाया जा सकता है।

Ti-10V-2Fe-3Al (TB6) 1970 के दशक के अंत में विकसित एक उच्च-शक्ति, उच्च-क्रूरता के पास बीटा टाइटेनियम मिश्र धातु है। मिश्र धातु में उच्च विशिष्ट शक्ति, अच्छी फ्रैक्चर क्रूरता, बड़े सख्त क्षेत्र, छोटे अनिसोट्रॉपी, अच्छे फोर्जिंग प्रदर्शन और मजबूत संक्षारण प्रतिरोध के फायदे हैं, और α-β टाइटेनियम मिश्र धातु को खोने के बिना मेटास्टेबल β टाइटेनियम मिश्र धातु के कई फायदे हैं। ठोस समाधान विशेषताएं क्षति सहिष्णुता डिजाइन और उच्च संरचनात्मक दक्षता, उच्च विश्वसनीयता और कम लागत की आवश्यकताओं को पूरा कर सकती हैं। अधिकतम कार्य तापमान 320 डिग्री सेल्सियस है। इस मिश्र धातु के मुख्य उत्पाद सलाखों, फोर्जिंग, मोटी प्लेटों और प्रोफाइल हैं। समाधान और उम्र बढ़ने के गर्मी उपचार के माध्यम से, ताकत, प्लास्टिसिटी और फ्रैक्चर क्रूरता का एक अच्छा मैच प्राप्त किया जा सकता है, और यह ताकत और फ्रैक्चर क्रूरता पर उच्च आवश्यकताओं के साथ संरचनात्मक भागों के निर्माण के लिए उपयुक्त है। उत्कृष्ट क्रूरता और कम दरार विकास दर थर्मोमैकेनिकल उपचार द्वारा प्राप्त की जा सकती है, जो उच्च फ्रैक्चर क्रूरता आवश्यकताओं वाली संरचनाओं के लिए उपयुक्त है।