استفاده از مواد آلیاژ آلومینیوم با کیفیت بالا در وسایل نقلیه پرتاب

آلیاژ آلومینیوم برای مخزن سوخت موشک

مواد سازه ای ارتباط نزدیکی با یک سری مسائل مانند طراحی ساختار بدنه موشک، فناوری ساخت و پردازش، فناوری آماده سازی مواد و صرفه جویی دارند و کلید تعیین کیفیت برخاستن و ظرفیت بارگیری موشک هستند.با توجه به روند توسعه سیستم مواد، فرآیند توسعه مواد مخزن سوخت موشک را می توان به چهار نسل تقسیم کرد.نسل اول آلیاژهای آلومینیوم سری 5 یعنی آلیاژهای Al-Mg است.آلیاژهای نماینده آلیاژهای 5A06 و 5A03 هستند.آنها در اواخر دهه 1950 برای ساخت ساختار مخازن سوخت موشک P-2 مورد استفاده قرار گرفتند و هنوز هم استفاده می شوند.آلیاژهای 5A06 حاوی 5.8% Mg تا 6.8% Mg، 5A03 یک آلیاژ Al-Mg-Mn-Si است.نسل دوم آلیاژهای سری 2 مبتنی بر Al-Cu هستند.مخازن ذخیره سازی سری خودروهای پرتاب لانگ مارچ چین از آلیاژهای 2A14 ساخته شده است که از آلیاژ Al Cu-Mg-Mn-Si می باشد.از دهه 1970 تا به امروز، چین شروع به استفاده از مخزن ذخیره سازی تولید آلیاژ 2219 کرد که یک آلیاژ Al-Cu-Mn-V-Zr-Ti است که به طور گسترده در ساخت مخازن ذخیره سازی وسایل نقلیه پرتاب مختلف استفاده می شود.در عین حال، در ساختار مخازن سوخت با دمای پایین پرتاب سلاح نیز به طور گسترده استفاده می شود که آلیاژی با عملکرد عالی در دمای پایین و عملکرد جامع است.

آلیاژ آلومینیوم برای ساختار کابین

از زمان توسعه وسایل نقلیه پرتاب در چین در دهه 1960 تاکنون، آلیاژهای آلومینیوم برای ساختار کابین پرتابگرها تحت سلطه نسل اول و آلیاژهای نسل دوم با 2A12 و 7A09 هستند، در حالی که کشورهای خارجی وارد نسل چهارم شده اند. آلیاژهای آلومینیوم ساختاری کابین (آلیاژ 7055 و آلیاژ 7085)، به دلیل خواص استحکام بالا، حساسیت کم خاموش شدن و حساسیت بریدگی به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند.7055 یک آلیاژ Al-Zn-Mg-Cu-Zr است و 7085 نیز یک آلیاژ Al-Zn-Mg-Cu-Zr است، اما میزان ناخالصی Fe و Si آن بسیار کم است و میزان روی بالا در 7.0٪ است. ~ 8.0٪.آلیاژهای نسل سوم Al-Li که با 2A97، 1460 و غیره نشان داده شده اند به دلیل استحکام بالا، مدول بالا و کشیدگی بالا در صنایع هوافضای خارجی کاربرد دارند.

کامپوزیت های زمینه آلومینیومی تقویت شده با ذرات دارای مزایای مدول بالا و استحکام بالا هستند و می توانند برای جایگزینی آلیاژهای 7A09 برای تولید رشته های کابین نیمه مونوکوک استفاده شوند.مؤسسه تحقیقات فلزات، آکادمی علوم چین، مؤسسه فناوری هاربین، دانشگاه شانگهای جیائوتنگ و ... کارهای زیادی در زمینه تحقیق و تهیه کامپوزیت های زمینه آلومینیومی تقویت شده با ذرات، با دستاوردهای چشمگیر انجام داده اند.

آلیاژهای Al-Li مورد استفاده در هوافضای خارجی

موفق ترین کاربرد در وسایل نقلیه هوافضای خارجی، آلیاژ Weldalite Al-Li است که توسط Constellium و Quebec RDC شامل آلیاژهای 2195، 2196، 2098، 2198 و 2050 توسعه یافته است.آلیاژ 2195: Al-4.0Cu-1.0Li-0.4Mg-0.4Ag-0.1Zr، که اولین آلیاژ Al-Li است که با موفقیت برای ساخت مخازن ذخیره سوخت در دمای پایین برای پرتاب موشک تجاری شده است.آلیاژ 2196: Al-2.8Cu-1.6Li-0.4Mg-0.4Ag-0.1Zr، چگالی کم، استحکام بالا، چقرمگی شکست بالا، که در ابتدا برای پروفیل های قاب پانل خورشیدی هابل توسعه یافته بود، اکنون بیشتر برای پروفیل های هواپیماهای اکسترود استفاده می شود.آلیاژ 2098: Al-3.5 Cu-1.1Li-0.4Mg-0.4Ag-0.1Zr که در اصل برای ساخت بدنه HSCT توسعه یافته بود، به دلیل استحکام خستگی بالا، اکنون در مخزن سوخت پرتاب هواپیمای F16 و بدنه جنگنده F16 استفاده می شود. .آلیاژ 2198: Al-3.2Cu-0.9Li-0.4Mg-0.4Ag-0.1Zr، مورد استفاده برای نورد ورق هواپیماهای تجاری.آلیاژ 2050: Al-3.5Cu-1.0Li-0.4Mg- 0.4Ag-0.4Mn-0.1Zr، برای تولید صفحات ضخیم برای جایگزینی صفحات ضخیم آلیاژی 7050-T7451 برای ساخت سازه های هواپیماهای تجاری یا قطعات پرتاب موشک استفاده می شود.در مقایسه با آلیاژ 2195، محتوای مس + منگنز آلیاژ 2050 نسبتا کم است تا حساسیت خاموش شدن را کاهش دهد و خواص مکانیکی بالای صفحه ضخیم را حفظ کند، استحکام ویژه 4٪ بیشتر، مدول ویژه 9٪ بیشتر است. و چقرمگی شکست با مقاومت ترک خوردگی در برابر خوردگی بالا و مقاومت در برابر رشد ترک خستگی بالا و همچنین پایداری در دمای بالا افزایش می یابد.

تحقیقات چین در مورد حلقه های آهنگری مورد استفاده در سازه های موشکی

پایگاه تولید خودروهای پرتاب چین در منطقه توسعه اقتصادی و فناوری تیانجین واقع شده است.این منطقه از یک منطقه تحقیق و تولید موشک، یک منطقه صنعت کاربرد فناوری هوافضا و یک منطقه پشتیبانی کمکی تشکیل شده است.تولید قطعات موشک، مونتاژ قطعات، آزمایش مونتاژ نهایی را ادغام می کند.

مخزن ذخیره سوخت موشک از اتصال سیلندرهایی به طول 2 تا 5 متر تشکیل می شود.مخازن ذخیره سازی از آلیاژ آلومینیوم ساخته شده اند، بنابراین باید با حلقه های آهنگری آلیاژ آلومینیوم متصل و تقویت شوند.علاوه بر این، اتصالات، حلقه‌های انتقال، قاب‌های انتقال و سایر بخش‌های فضاپیما مانند وسایل نقلیه پرتاب و ایستگاه‌های فضایی نیز نیاز به استفاده از حلقه‌های آهنگری اتصال دارند، بنابراین حلقه‌های آهنگری یک نوع بسیار مهم از قطعات اتصال و ساختاری هستند.شرکت آلومینیوم (گروه) جنوب غربی، شرکت آلیاژ نور شمال شرق، و شرکت آلومینیوم شمال غرب، کارهای زیادی در تحقیق و توسعه، ساخت و پردازش حلقه های آهنگری انجام داده اند.

در سال 2007، Southwest Aluminium بر مشکلات فنی مانند ریخته گری در مقیاس بزرگ، باز کردن شمش آهنگری، نورد حلقه و تغییر شکل سرد غلبه کرد و یک حلقه آهنگری آلیاژ آلومینیوم با قطر 5 متر ایجاد کرد.فناوری اصلی فورج هسته شکاف داخلی را پر کرد و با موفقیت در Long March-5B اعمال شد.در سال 2015، Southwest Aluminium اولین حلقه آهنگری کلی آلیاژ آلومینیوم فوق‌العاده بزرگ را با قطر 9 متر توسعه داد و رکورد جهانی را به نام خود ثبت کرد.در سال 2016، Southwest Aluminium با موفقیت تعدادی از فن‌آوری‌های هسته کلیدی مانند شکل‌دهی نورد و عملیات حرارتی را فتح کرد و یک حلقه آهنگری آلیاژ آلومینیوم فوق‌العاده بزرگ با قطر 10 متر ایجاد کرد که رکورد جهانی جدیدی را ثبت کرد و یک مشکل فنی کلیدی را حل کرد. برای توسعه وسیله نقلیه پرتاب سنگین چین.

ویرایش شده توسط می جیانگ از MAT آلومینیوم