เหตุใดโลหะผสมไทเทเนียมจึงมีความสำคัญต่อการบิน?
Aug 12, 2025
ไทเทเนียมและการบินมีพันธะที่แยกกันไม่ออก ในปี 1953 ไทเทเนียมถูกนำมาใช้เป็นครั้งแรกในเครื่องยนต์ Nacelles และไฟร์วอลล์ของเครื่องบิน DC - T ที่ผลิตโดยเครื่องบินดักลาสซึ่งเป็นจุดเริ่มต้นของแอพพลิเคชั่นการบินของไทเทเนียม ตั้งแต่นั้นมาไทเทเนียมได้ถูกนำมาใช้ในการบินมานานกว่าครึ่งศตวรรษ การใช้อย่างแพร่หลายของไทเทเนียมในการบินเป็นเพราะคุณสมบัติที่มีค่ามากมายที่เหมาะสำหรับการใช้งานเครื่องบิน วันนี้เราจะพูดถึงว่าทำไมอัลลอยไทเทเนียมจึงมีความสำคัญต่อการบิน
I. บทนำสู่ไทเทเนียม
ในปี 1948 ดูปองท์ในสหรัฐอเมริกาเริ่มผลิตฟองน้ำไทเทเนียมจำนวนมากโดยใช้กระบวนการแมกนีเซียม - การทำเครื่องหมายจุดเริ่มต้นของการผลิตอุตสาหกรรมไทเทเนียม โลหะผสมไทเทเนียมมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในสาขาต่าง ๆ เนื่องจากความแข็งแรงเฉพาะสูงความต้านทานการกัดกร่อนที่ยอดเยี่ยมและความต้านทานความร้อนสูง
ไทเทเนียมเป็นโลหะที่มีมากที่สุดอันดับเก้าในเปลือกโลกของโลกซึ่งอยู่ไกลเกินกว่าโลหะทั่วไปเช่นทองแดงสังกะสีและดีบุก ไทเทเนียมมีอยู่อย่างกว้างขวางในหินหลายก้อนโดยเฉพาะหินทรายและดินเหนียว ii. ลักษณะไทเทเนียม
ความแข็งแรงสูง: 1.3 เท่าของโลหะผสมอลูมิเนียม 1.6 เท่าของโลหะผสมแมกนีเซียมและ 3.5 เท่าของสแตนเลสมันเป็นวัสดุโลหะที่แข็งแกร่งที่สุด
ความแข็งแรงของความร้อนสูง: อุณหภูมิการทำงานสูงกว่าอลูมิเนียมอัลลอยด์หลายร้อยองศาช่วยให้การทำงานระยะยาว - ยาวที่อุณหภูมิ 450-500 องศา
ความต้านทานการกัดกร่อนที่ยอดเยี่ยม: ทนต่อกรดอัลคาลิสและการกัดกร่อนในชั้นบรรยากาศมันมีความทนทานต่อการกัดกร่อนและการกัดกร่อนของความเครียด
ต่ำสุดยอด - ประสิทธิภาพของอุณหภูมิ: TA7, โลหะผสมไทเทเนียมที่มีเนื้อหาองค์ประกอบคั่นระหว่างหน้าต่ำมากรักษาระดับพลาสติกที่ -253 องศา
กิจกรรมทางเคมีสูง: ใช้งานได้สูงที่อุณหภูมิสูงมันทำปฏิกิริยากับสิ่งสกปรกของก๊าซเช่นไฮโดรเจนและออกซิเจนในอากาศทำให้เกิดชั้นแข็ง
การนำความร้อนต่ำและโมดูลัสยืดหยุ่นต่ำ: การนำความร้อนของมันอยู่ที่ประมาณ 1/4 ของนิกเกิล, 1/5 ของเหล็กและ 1/14 ของอลูมิเนียม ค่าการนำความร้อนของโลหะผสมไทเทเนียมต่างๆนั้นต่ำกว่าไทเทเนียมประมาณ 50% โมดูลัสยืดหยุ่นของโลหะผสมไทเทเนียมอยู่ที่ประมาณ 1/2 ของเหล็ก iii. การจำแนกประเภทและการใช้งานของโลหะผสมไทเทเนียม
อัลลอยไทเทเนียมสามารถจัดหมวดหมู่โดยแอปพลิเคชันในความร้อน - อัลลอยด์ที่ทนได้สูง - โลหะผสมความแข็งแรงการกัดกร่อน - โลหะผสมที่ทนทาน และพิเศษ - อัลลอยด์วัตถุประสงค์ (เช่นไทเทเนียม - วัสดุการจัดเก็บไฮโดรเจนเหล็กและไทเทเนียม - โลหะผสมรูปร่างของนิกเกิล)
แม้ว่าไทเทเนียมและโลหะผสมจะมีประวัติการใช้งานค่อนข้างสั้น แต่พวกเขาได้รับการกำหนดอันทรงเกียรติมากมายเนื่องจากคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยมของพวกเขา สิ่งแรกคือ "อวกาศโลหะ" น้ำหนักเบาความแข็งแรงสูงและความต้านทานอุณหภูมิ - สูงทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการผลิตเครื่องบินและยานอวกาศต่างๆ ปัจจุบันประมาณสาม - ไตรมาสของโลหะผสมไทเทเนียมและไทเทเนียมที่ผลิตทั่วโลกใช้ในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ ส่วนประกอบจำนวนมากก่อนหน้านี้ทำจากโลหะผสมอลูมิเนียมได้รับการแปลงเป็นโลหะผสมไทเทเนียม
iv. แอปพลิเคชั่นการบินและอวกาศของโลหะผสมไทเทเนียม
โลหะผสมไทเทเนียมส่วนใหญ่ใช้ในการผลิตเครื่องบินและเครื่องยนต์เช่นพัดลมไทเทเนียมปลอมแปลงดิสก์คอมเพรสเซอร์และใบมีดเครื่องยนต์เครื่องยนต์ระบบไอเสียและส่วนประกอบโครงสร้างเช่นคานอากาศยานและกำแพงกั้น ยานอวกาศส่วนใหญ่ใช้ความแข็งแรงเฉพาะของโลหะผสมไทเทเนียมความต้านทานการกัดกร่อนและความต้านทานอุณหภูมิต่ำ - ต่ำเพื่อผลิตภาชนะรับแรงดันต่าง ๆ ถังเชื้อเพลิงตัวยึดสายเครื่องมือเฟรมและปลอกจรวด ดาวเทียมเทียมโมดูลจันทรคติยานอวกาศที่มีการจัดการและกระสวยอวกาศทั้งหมดใช้รอยเชื่อมแผ่นโลหะผสมไทเทเนียม
ในปี 1950 สหรัฐอเมริกาใช้โลหะผสมไทเทเนียมเป็นครั้งแรกใน f - 84 Fighter - เครื่องบินทิ้งระเบิดในไม่โหลด - {- ส่วนประกอบแบริ่งเช่นโล่ความร้อน FUSELAGE ด้านหลัง เริ่มต้นในปี 1960 การใช้โลหะผสมไทเทเนียมเปลี่ยนจากลำตัวด้านหลังเป็นกลาง - ลำตัวแทนที่เหล็กโครงสร้างบางส่วนในการผลิตส่วนประกอบที่มีน้ำหนักมากเช่นกำแพงกั้นลำแสงและรางพนัง เริ่มต้นในปี 1970 เครื่องบินพลเรือนเริ่มใช้โลหะผสมไทเทเนียมอย่างกว้างขวาง ตัวอย่างเช่นเครื่องบินผู้โดยสารโบอิ้ง 747 ใช้ไทเทเนียมมากกว่า 3,640 กิโลกรัมคิดเป็น 28% ของน้ำหนักของเครื่องบิน ด้วยความก้าวหน้าของเทคโนโลยีการประมวลผลโลหะผสมไทเทเนียมจะถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางในจรวดดาวเทียมและยานอวกาศ
ยิ่งเครื่องบินก้าวหน้ามากเท่าไหร่ก็ยิ่งมีการใช้ไทเทเนียมมากขึ้นเท่านั้น US F - 14a นักสู้ใช้โลหะผสมไทเทเนียมประมาณ 25% ของน้ำหนัก; นักสู้ F-15A ใช้ 25.8%; เครื่องบินรบรุ่นที่สี่ของสหรัฐอเมริกาใช้ไทเทเนียม 41% และเครื่องยนต์ F119 ใช้ไทเทเนียม 39% ทำให้เครื่องบินมีเนื้อหาไทเทเนียมสูงสุด . 5. เหตุผลสำหรับการใช้โลหะผสมไทเทเนียมอย่างกว้างขวางในการบิน
เครื่องบินสมัยใหม่มีความเร็วสูงสุดสูงกว่า 2.7 เท่าของความเร็วเสียง เที่ยวบินเหนือเสียงดังกล่าวสร้างความร้อนอย่างมีนัยสำคัญเนื่องจากแรงเสียดทานระหว่างเครื่องบินและอากาศ ด้วยความเร็วเกิน 2.2 เท่าของความเร็วเสียงโลหะผสมอลูมิเนียมไม่สามารถทนต่อสิ่งนี้ได้ อุณหภูมิสูง - - โลหะผสมไทเทเนียมต้านทานเป็นสิ่งจำเป็น
เมื่อแรงขับ - ถึง - อัตราส่วนน้ำหนักของเครื่องยนต์อากาศยานเพิ่มขึ้นจาก 4 -} 6 ถึง 8-10 และอุณหภูมิเต้าเสียบคอมเพรสเซอร์จะเพิ่มขึ้นจาก 200-300 องศาเป็น 500-600 องศา
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมานักวิทยาศาสตร์มีความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องในการวิจัยเกี่ยวกับคุณสมบัติของโลหะผสมไทเทเนียม อุณหภูมิการทำงานสูงสุดของโลหะผสมไทเทเนียมซึ่งเดิมประกอบด้วยไทเทเนียมอลูมิเนียมและวานาเดียมอยู่ที่ 550-600 องศาในขณะที่โลหะผสมไทเทเนียม (โลหะผสม) ที่พัฒนาขึ้นใหม่ได้เพิ่มอุณหภูมิสูงสุดในการทำงานเป็น 1,040 องศา
การใช้โลหะผสมไทเทเนียมแทนสแตนเลสสำหรับดิสก์และใบมีดแรงดันสูง - ดิสก์คอมเพรสเซอร์แรงดันและใบมีดสามารถลดน้ำหนักโครงสร้างได้ การลดน้ำหนัก 10% ในเครื่องบินช่วยประหยัดเชื้อเพลิง 4% สำหรับจรวดการลดน้ำหนัก 1 กิโลกรัมทุกครั้งจะเพิ่มช่วงลง 15 กม.
VI. การวิเคราะห์ลักษณะการตัดเฉือนของไทเทเนียมโลหะผสม
ประการแรกอัลลอยไทเทเนียมมีค่าการนำความร้อนต่ำเพียง 1/4 ของเหล็ก 1/13 ของอลูมิเนียมและ 1/25 ของทองแดง การกระจายความร้อนที่ช้านี้จากโซนการตัดทำให้เกิดความสมดุลทางความร้อนซึ่งส่งผลให้การกระจายความร้อนและการระบายความร้อนไม่ดีในระหว่างกระบวนการตัด สิ่งนี้นำไปสู่อุณหภูมิสูงในเขตตัดได้อย่างง่ายดายทำให้เกิดการเสียรูปอย่างมีนัยสำคัญและสปริงแบ็คในส่วนหลังการตัดเฉือนเพิ่มแรงบิดบนเครื่องมือตัดการสึกหรอของขอบอย่างรวดเร็วและความทนทานของเครื่องมือลดลง
ประการที่สองการนำความร้อนต่ำของโลหะผสมไทเทเนียม จำกัด การตัดความร้อนไปยังพื้นที่เล็ก ๆ ใกล้กับเครื่องมือตัดทำให้ยากที่จะกระจายไป สิ่งนี้จะเพิ่มแรงเสียดทานบนใบหน้าคราดขัดขวางการกำจัดชิปและการกระจายความร้อนการสึกหรอของเครื่องมือเร่งการสึกหรอ ในที่สุดอัลลอยไทเทเนียมมีการใช้งานทางเคมีและเมื่อประมวลผลที่อุณหภูมิสูงมันจะทำปฏิกิริยากับวัสดุเครื่องมือได้อย่างง่ายดายการสร้างเงินฝากและการแพร่กระจายซึ่งอาจทำให้เครื่องมือติดการเผาไหม้และการแตกของเครื่องมือ
บริษัท มีสายการผลิตไทเทเนียมในประเทศชั้นนำรวมถึง::
ภาษาเยอรมัน - สายการผลิตท่อไทเทเนียมที่มีความแม่นยำนำเข้า (กำลังการผลิตประจำปี: 30,000 ตัน);
ญี่ปุ่น - เทคโนโลยีการรีดฟอยล์ไทเทเนียมฟอยล์ (บางที่สุดถึง6μm);
สายไทเทเนียมแท่งไทเทเนียมอย่างต่อเนื่องอย่างต่อเนื่อง
แผ่นไทเทเนียมอัจฉริยะและโรงสีตกแต่งแถบ;
ระบบ MES ช่วยให้การควบคุมและการจัดการแบบดิจิตอลของกระบวนการผลิตทั้งหมดบรรลุความแม่นยำในมิติของผลิตภัณฑ์ที่±0.01μm
e - เมล
