Die Rolle von Titan in der Luft- und Raumfahrtfertigung
Mit der Entwicklung und Erforschung von Titanlegierungen, dem Wettbewerb um Titanmaterialvarianten und der Preissenkung hat sich der Anwendungsbereich von Titan im Industriebau verdoppelt.
In der Luftfahrtindustrie gibt es ein Sprichwort: „Für jedes Pfund, das das Gewicht eines Flugzeugs verringert, erhöht sich die Flughöhe um 1 Fuß.“ Es zeigt sich, dass die Gewichtsreduzierung für die Verbesserung der Flugzeugleistung sehr wichtig ist.
Wie kann das Gewicht eines Flugzeugs reduziert werden? Dies ist untrennbar mit einer Material-Titan-Legierung verbunden.
Bevor wir über Titanlegierungen sprechen, wollen wir zunächst Titan verstehen. Titan ist ein Metallmaterial mit hervorragenden physikalischen Eigenschaften und stabilen chemischen Eigenschaften. Es ist in der Erdkruste reichlich vorhanden, viel höher als gewöhnliche Metalle wie Kupfer, Zink und Zinn. Es ist in großen Mengen in Felsen und Sand vergraben. Eine Titanlegierung ist eine Legierung, die auf Titan basiert und mit anderen Elementen versetzt wird. Titanlegierungen haben die Vorteile einer hohen Festigkeit, eines geringen Gewichts und einer starken Hitzebeständigkeit. Durch den Einsatz im Flugzeugbau kann nicht nur die Lebensdauer des Flugzeugs verlängert, sondern auch das Eigengewicht reduziert und die Flugleistung des Flugzeugs deutlich verbessert werden.
Testdaten zeigen, dass die Festigkeit einer Titanlegierung 1,3-mal höher ist als die einer Aluminiumlegierung, 1,6-mal höher als die einer Magnesiumlegierung und 3,5-mal höher als die von rostfreiem Stahl. Seine ausgezeichnete thermische Festigkeit eignet sich für die Luft- und Raumfahrtfertigung und kann lange Zeit bei Temperaturen von 450 bis 500 Grad arbeiten. Darüber hinaus können Titanlegierungen sowohl hohen als auch niedrigen Temperaturen standhalten und einen gewissen Grad an Plastizität bei -253 Grad beibehalten.
Je fortschrittlicher das Flugzeug ist, desto mehr Titan wird verwendet. Das amerikanische Höhen- und Hochgeschwindigkeitsaufklärungsflugzeug SR-71, dessen Strukturgewicht 93 % aus Titan macht, wird als „Volltitan“-Flugzeug bezeichnet. Sie wissen, dass jede Gewichtsreduzierung eines Flugzeugs um 10 % 4 % Treibstoff einsparen kann.
Derzeit werden die meisten weltweit hergestellten Titan- und Titanlegierungen in der Luft- und Raumfahrtindustrie verwendet. Titanlegierungen werden hauptsächlich bei der Herstellung von Flugzeugen und Triebwerken verwendet, beispielsweise bei geschmiedeten Titanventilatoren, Kompressorscheiben und -schaufeln, Motorhauben, Abgasvorrichtungen und anderen Komponenten sowie bei strukturellen Rahmenteilen wie Flugzeugträgern und Trennwänden. Raumfahrzeuge nutzen die hohe Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Kältebeständigkeit von Titanlegierungen zur Herstellung verschiedener Druckbehälter, Treibstofftanks, Befestigungselemente, Instrumentengurte, Rahmen und Raketengehäuse. Schweißteile aus Titanlegierungsplatten werden bei künstlichen Satelliten, Mondmodulen, bemannten Raumfahrzeugen und Raumfähren verwendet. Es ist absehbar, dass Titanlegierungen mit der Entwicklung der Technologie der Luft- und Raumfahrtindustrie große Aussichten für die zukünftige Entwicklung haben. Wissenschaftler werden die Forschung und den Einsatz von Titanlegierungen verstärken und fortschrittlichere Geräte entwickeln.
