Aliatge d'alumini per a dipòsit de combustible de coets
Els materials estructurals estan estretament relacionats amb una sèrie de qüestions com el disseny de l'estructura del cos del coet, la tecnologia de fabricació i processament, la tecnologia de preparació de materials i l'economia, i són la clau per determinar la qualitat d'enlairament i la capacitat de càrrega útil del coet. Segons el procés de desenvolupament del sistema de materials, el procés de desenvolupament dels materials dels dipòsits de combustible dels coets es pot dividir en quatre generacions. La primera generació són els aliatges d'alumini de la sèrie 5, és a dir, els aliatges Al-Mg. Els aliatges representatius són els aliatges 5A06 i 5A03. Es van utilitzar per fabricar estructures de dipòsits de combustible de coets P-2 a finals dels anys cinquanta i encara s'utilitzen avui dia. Els aliatges 5A06 contenen entre un 5,8% de Mg i un 6,8% de Mg, el 5A03 és un aliatge Al-Mg-Mn-Si. La segona generació són els aliatges de la sèrie 2 basats en Al-Cu. Els dipòsits d'emmagatzematge de la sèrie de vehicles de llançament Llarga Marxa de la Xina estan fets d'aliatges 2A14, que són un aliatge Al-Cu-Mg-Mn-Si. Des de la dècada de 1970 fins a l'actualitat, la Xina va començar a utilitzar el tanc d'emmagatzematge de fabricació d'aliatge 2219, que és un aliatge Al-Cu-Mn-V-Zr-Ti, que s'utilitza àmpliament en la fabricació de diversos tancs d'emmagatzematge de vehicles de llançament. Al mateix temps, també s'utilitza àmpliament en l'estructura dels tancs de combustible de baixa temperatura per al llançament d'armes, que és un aliatge amb un excel·lent rendiment a baixa temperatura i un rendiment integral.
Aliatge d'alumini per a l'estructura de la cabina
Des del desenvolupament dels vehicles de llançament a la Xina a la dècada de 1960 fins ara, els aliatges d'alumini per a l'estructura de la cabina dels vehicles de llançament estan dominats pels aliatges de primera i segona generació representats per 2A12 i 7A09, mentre que els països estrangers han entrat a la quarta generació d'aliatges d'alumini estructurals de cabina (aliatge 7055 i aliatge 7085), que s'utilitzen àmpliament a causa de les seves propietats d'alta resistència, baixa sensibilitat al tremp i sensibilitat a l'osca. El 7055 és un aliatge Al-Zn-Mg-Cu-Zr, i el 7085 també és un aliatge Al-Zn-Mg-Cu-Zr, però el seu contingut d'impureses de Fe i Si és molt baix, i el contingut de Zn és alt, del 7,0% al 8,0%. Els aliatges Al-Li de tercera generació representats per 2A97, 1460, etc., s'han aplicat en indústries aeroespacials estrangeres a causa de la seva alta resistència, alt mòdul i alta elongació.
Els compostos de matriu d'alumini reforçats amb partícules tenen els avantatges d'un mòdul elevat i una alta resistència, i es poden utilitzar per substituir els aliatges 7A09 per fabricar travessers de cabina semimonocasc. L'Institut de Recerca de Metalls, l'Acadèmia Xinesa de Ciències, l'Institut Tecnològic de Harbin, la Universitat Jiaotong de Xangai, etc. han fet molta feina en la investigació i preparació de compostos de matriu d'alumini reforçats amb partícules, amb èxits notables.
Aliatges d'Al-Li utilitzats en l'aeroespacial estrangera
L'aplicació amb més èxit en vehicles aeroespacials estrangers és l'aliatge Weldalite Al-Li desenvolupat per Constellium i el RDC de Quebec, que inclou l'aliatge 2195, 2196, 2098, 2198 i 2050. Aliatge 2195: Al-4.0Cu-1.0Li-0.4Mg-0.4Ag-0.1Zr, que és el primer aliatge Al-Li que s'ha comercialitzat amb èxit per a la fabricació de tancs d'emmagatzematge de combustible a baixa temperatura per a llançaments de coets. Aliatge 2196: Al-2.8Cu-1.6Li-0.4Mg-0.4Ag-0.1Zr, baixa densitat, alta resistència, alta tenacitat a la fractura, desenvolupat originalment per a perfils de marc de panells solars Hubble, ara s'utilitza principalment per a l'extrusió de perfils d'aeronaus. Aliatge 2098: Al-3.5 Cu-1.1Li-0.4Mg-0.4Ag-0.1Zr, desenvolupat originalment per a la fabricació de fuselatge HSCT, a causa de la seva alta resistència a la fatiga, ara s'utilitza en el fuselatge de caça F16 i en el dipòsit de combustible de llançament de naus espacials Falcon. Aliatge 2198: Al-3.2Cu-0.9Li-0.4Mg-0.4Ag-0.1Zr, utilitzat per laminar xapes d'avions comercials. Aliatge 2050: Al-3.5Cu-1.0Li-0.4Mg-0.4Ag-0.4Mn-0.1Zr, utilitzat per produir xapes gruixudes per substituir les xapes gruixudes de l'aliatge 7050-T7451 per a la fabricació d'estructures d'avions comercials o components de llançament de coets. En comparació amb l'aliatge 2195, el contingut de Cu+Mn de l'aliatge 2050 és relativament baix per reduir la sensibilitat de refredament i mantenir les altes propietats mecàniques de la placa gruixuda, la resistència específica és un 4% més alta, el mòdul específic és un 9% més alt i la tenacitat a la fractura augmenta amb una alta resistència a la corrosió per tensió i una alta resistència al creixement de les esquerdes per fatiga, així com una estabilitat a alta temperatura.
Recerca xinesa sobre anells de forja utilitzats en estructures de coets
La base de fabricació de vehicles de llançament de la Xina es troba a la Zona de Desenvolupament Econòmic i Tecnològic de Tianjin. Està composta per una zona de recerca i producció de coets, una zona de la indústria d'aplicacions de tecnologia aeroespacial i una zona de suport auxiliar. Integra la producció de peces de coets, el muntatge de components i les proves de muntatge final.
El dipòsit d'emmagatzematge de propulsor de coet està format connectant cilindres amb una longitud de 2 m a 5 m. Els dipòsits d'emmagatzematge estan fets d'aliatge d'alumini, per la qual cosa s'han de connectar i reforçar amb anells de forja d'aliatge d'alumini. A més, els connectors, els anells de transició, els marcs de transició i altres parts de naus espacials com ara vehicles de llançament i estacions espacials també necessiten utilitzar anells de forja de connexió, per la qual cosa els anells de forja són un tipus molt crític de peces de connexió i estructurals. Southwest Aluminum (Group) Co., Ltd., Northeast Light Alloy Co., Ltd. i Northwest Aluminum Co., Ltd. han fet molta feina en la investigació i el desenvolupament, la fabricació i el processament d'anells de forja.
El 2007, Southwest Aluminum va superar dificultats tècniques com la fosa a gran escala, l'obertura de palanques forjades, el laminat d'anells i la deformació en fred, i va desenvolupar un anell de forja d'aliatge d'alumini amb un diàmetre de 5 m. La tecnologia original de forja del nucli va omplir el buit nacional i es va aplicar amb èxit a Long March-5B. El 2015, Southwest Aluminum va desenvolupar el primer anell de forja general d'aliatge d'alumini supergran amb un diàmetre de 9 m, establint un rècord mundial. El 2016, Southwest Aluminum va conquerir amb èxit diverses tecnologies bàsiques clau com el laminat i el tractament tèrmic, i va desenvolupar un anell de forja d'aliatge d'alumini supergran amb un diàmetre de 10 m, que va establir un nou rècord mundial i va resoldre un problema tècnic clau important per al desenvolupament del vehicle de llançament pesat de la Xina.
Editat per May Jiang de MAT Aluminum
Data de publicació: 01-12-2023
