Aliaxe de aluminio para o depósito de combustible do foguete
Os materiais estruturais están intimamente relacionados cunha serie de cuestións como o deseño da estrutura do corpo do foguete, a tecnoloxía de fabricación e procesamento, a tecnoloxía de preparación de materiais e a economía, e son a clave para determinar a calidade de despegue e a capacidade de carga útil do foguete. Segundo o proceso de desenvolvemento do sistema de materiais, o proceso de desenvolvemento dos materiais do tanque de combustible do foguete pódese dividir en catro xeracións. A primeira xeración son aliaxes de aluminio da serie 5, é dicir, aliaxes de Al-Mg. As aliaxes representativas son as aliaxes 5A06 e 5A03. Utilizáronse para fabricar estruturas de tanques de combustible de foguetes P-2 a finais da década de 1950 e aínda se usan na actualidade. 5A06 aliaxes que conteñen 5,8% Mg a 6,8% Mg, 5A03 é unha aliaxe Al-Mg-Mn-Si. A segunda xeración son aliaxes da serie 2 baseadas en Al-Cu. Os tanques de almacenamento dos vehículos de lanzamento da serie Long March de China están feitos de aliaxes 2A14, que son unha aliaxe Al-Cu-Mg-Mn-Si. Desde a década de 1970 ata a actualidade, China comezou a utilizar o tanque de almacenamento de fabricación de aliaxes 2219, que é unha aliaxe Al-Cu-Mn-V-Zr-Ti, é amplamente utilizado na fabricación de varios tanques de almacenamento de vehículos de lanzamento. Ao mesmo tempo, tamén se usa amplamente na estrutura dos tanques de combustible a baixa temperatura de lanzamento de armas, que é unha aliaxe con excelente rendemento a baixa temperatura e rendemento completo.
Aliaxe de aluminio para a estrutura da cabina
Desde o desenvolvemento de vehículos de lanzamento en China na década de 1960 ata agora, as aliaxes de aluminio para a estrutura da cabina dos vehículos de lanzamento están dominadas pola primeira xeración e as aliaxes de segunda xeración representadas por 2A12 e 7A09, mentres que os países estranxeiros entraron na cuarta xeración de vehículos de lanzamento. aliaxes de aluminio estrutural da cabina (aliaxe 7055 e aliaxe 7085), son amplamente utilizados polas súas propiedades de alta resistencia, baixa sensibilidade de apagado e sensibilidade de muesca. 7055 é unha aliaxe de Al-Zn-Mg-Cu-Zr, e 7085 tamén é unha aliaxe de Al-Zn-Mg-Cu-Zr, pero o seu contido en impurezas Fe e Si son moi baixos e o contido en Zn é alto nun 7,0% ~8,0 % As aliaxes de Al-Li de terceira xeración representadas por 2A97, 1460, etc. aplicáronse en industrias aeroespaciais estranxeiras debido á súa alta resistencia, alto módulo e alto alongamento.
Os compostos de matriz de aluminio reforzado con partículas teñen as vantaxes dun alto módulo e unha alta resistencia, e pódense usar para substituír as aliaxes 7A09 para fabricar largueiros de cabina semi-monocasco. O Instituto de Investigación de Metais, a Academia Chinesa de Ciencias, o Instituto Tecnolóxico de Harbin, a Universidade Jiaotong de Shanghai, etc. fixeron moito traballo na investigación e na preparación de compostos de matriz de aluminio reforzado con partículas, con logros notables.
Aliaxes de Al-Li usadas no aeroespacial estranxeiro
A aplicación máis exitosa en vehículos aeroespaciais estranxeiros é a aliaxe Weldalite Al-Li desenvolvida por Constellium e Quebec RDC, incluíndo 2195, 2196, 2098, 2198 e 2050 Alloy. Aliaxe 2195: Al-4.0Cu-1.0Li-0.4Mg-0.4Ag-0.1Zr, que é a primeira aliaxe de Al-Li comercializada con éxito para a fabricación de tanques de almacenamento de combustible a baixa temperatura para lanzamentos de foguetes. Aliaxe 2196: Al-2.8Cu-1.6Li-0.4Mg-0.4Ag-0.1Zr, de baixa densidade, alta resistencia e alta tenacidade á fractura, desenvolvida orixinalmente para perfís de cadros de paneis solares Hubble, agora usado principalmente para extruir perfís de avións. Aliaxe 2098: Al-3.5 Cu-1.1Li-0.4Mg-0.4Ag-0.1Zr, desenvolvida orixinalmente para a fabricación de fuselaxe HSCT, debido á súa alta resistencia á fatiga, agora utilízase na fuselaxe de caza F16 e na nave espacial Falcon. . Aliaxe 2198: Al-3.2Cu-0.9Li-0.4Mg-0.4Ag-0.1Zr, utilizada para laminar chapa de avións comerciais. Aliaxe 2050: Al-3.5Cu-1.0Li-0.4Mg- 0.4Ag-0.4Mn-0.1Zr, utilizada para producir placas grosas para substituír placas grosas de aliaxe 7050-T7451 para a fabricación de estruturas de avións comerciais ou compoñentes de lanzamento de foguetes. En comparación coa aliaxe 2195, o contido de Cu + Mn da aliaxe 2050 é relativamente baixo para reducir a sensibilidade de extinción e manter as altas propiedades mecánicas da placa grosa, a resistencia específica é un 4% maior, o módulo específico é un 9% maior, e a tenacidade á fractura increméntase cunha alta resistencia á corrosión por estrés e unha alta resistencia ao crecemento das fisuras por fatiga, así como unha estabilidade á alta temperatura.
Investigación de China sobre aneis de forxa utilizados en estruturas de foguetes
A base de fabricación de vehículos de lanzamento de China está situada na Zona de Desenvolvemento Económico e Tecnolóxico de Tianjin. Está composto por unha área de investigación e produción de foguetes, unha área de industria de aplicacións de tecnoloxía aeroespacial e unha área de apoio auxiliar. Integra a produción de pezas de foguetes, a montaxe de compoñentes e as probas de montaxe final.
O tanque de almacenamento do propelente do foguete está formado mediante a conexión de cilindros cunha lonxitude de 2 m a 5 m. Os tanques de almacenamento están feitos de aliaxe de aluminio, polo que deben conectarse e reforzarse con aneis de forxa de aliaxe de aluminio. Ademais, os conectores, os aneis de transición, os cadros de transición e outras partes das naves espaciais, como os vehículos de lanzamento e as estacións espaciais, tamén necesitan usar aneis de forxa de conexión, polo que os aneis de forxa son un tipo moi crítico de pezas de conexión e estruturais. Southwest Aluminium (Group) Co., Ltd., Northeast Light Alloy Co., Ltd. e Northwest Aluminium Co., Ltd. fixeron moito traballo na investigación e desenvolvemento, fabricación e procesamento de aneis de forxa.
En 2007, Southwest Aluminium superou dificultades técnicas como a fundición a gran escala, a apertura de tochos de forxa, a laminación de anel e a deformación en frío, e desenvolveu un anel de forxa de aliaxe de aluminio cun diámetro de 5 m. A tecnoloxía orixinal de forxa do núcleo encheu o oco doméstico e aplicouse con éxito a Long March-5B. En 2015, Southwest Aluminium desenvolveu o primeiro anel de forxa de aliaxe de aluminio supergrande cun diámetro de 9 m, establecendo un récord mundial. En 2016, Southwest Aluminum conquistou con éxito unha serie de tecnoloxías fundamentais fundamentais, como a formación de laminación e o tratamento térmico, e desenvolveu un anel de forxa de aliaxe de aluminio supergrande cun diámetro de 10 m, que estableceu un novo récord mundial e resolveu un importante problema técnico clave. para o desenvolvemento do vehículo de lanzamento pesado de China.
Editado por May Jiang de MAT Aluminium
Hora de publicación: Dec-01-2023
