Mis egiluvchan, egiluvchan va issiqlik va elektrni mukammal o'tkazuvchidir. U turli sohalarda, jumladan, elektrotexnika, qurilish, avtomobilsozlik va sanitariya-tesisatda qo'llaniladi. Mis materiallarining turli navlari va standartlari mavjud va ulardan ba'zilari:
So'nggi yillarda samolyotlar va dvigatellarning xavfsizligiga e'tibor berishda davom etar ekan, mahalliy va xorijiy aviatsiya hamjamiyatini resurslarni tejash, xarajatlarni kamaytirish, atrof-muhitni muhofaza qilish va boshqa masalalar ham tobora ortib bormoqda. Ushbu fonda yashil aviatsiya sanoati ma'lum yutuqlarga erishdi. Yashil aviatsiya samolyotlarni loyihalash, ishlab chiqarish, ishlatish, texnik xizmat ko'rsatish, pensiyaga chiqish, tiklash va hokazolarning butun ishlab chiqish va foydalanish jarayonini qamrab oladi, shu jumladan yashil materiallar, yashil ishlab chiqarish, yashil parvarishlash va boshqalar.
Yashil material deb ataladigan narsa materiallarni loyihalash, xom ashyo tanlash, qayta ishlash va ishlab chiqarish, qadoqlash va tashish, foydalanish, qayta tiklash va qayta ishlatishning butun tsikli davomida resurslardan maksimal darajada foydalanishni va foydalanish xarajatlarini va atrof-muhitga ta'sirini minimallashtirishni anglatadi. Mamlakatimiz yangi material texnologiyasini jadal rivojlantirishga kirishdi, har bir yangi material texnologiyasi katta yutuqlarga erishdi, aviatsiya yangi material tadqiqotlari quvonarli yutuqlarga erishdi. Kelajakda yangi aviatsiya materiallari ko'p maqsadli, yuqori mahsuldorlik, yangi jarayonlar, arzon narxlar va yangi kontseptsiyalar yo'nalishida ishlab chiqiladi. Xitoyning yangi aviatsiya materiallari sohasida mustaqil tadqiqot va rivojlanish darajasini yaxshilash bilan biz yashil aviatsiya materiallarining texnik darajasini moddiy dizayn, tayyorlash jarayoni, materiallarni ishlab chiqish, qayta ishlash va boshqa jihatlardan har tomonlama yaxshilashimiz kerak va birgalikda yashil aviatsiyaning yaxshi kelajagini yaratish.
Birinchidan, yashil aviatsiya sanoatini rivojlantirish zarurati
2021 yil - 14-besh yillik rejaning birinchi yili. Butun harbiy sanoat zanjirining asosiy pozitsiyasi sifatida yangi moddiy sektor rivojlanish uchun kengroq maydonni ochishi kutilmoqda. 20-asr zamonaviy ilm-fan va texnikaning jadal rivojlanayotgan asri boʻlib, insoniyatning aeronavtika va kosmonavtika sohasida erishgan yorqin yutuqlari muhim ramzlardan biridir. 21-asrda aerokosmik sanoati rivojlanishning yanada keng istiqbolini ko'rsatdi va yuqori darajadagi yoki o'ta yuqori darajadagi aerokosmik faoliyat tez-tez uchramoqda. Aerokosmik sanoatining ulkan yutuqlari aerokosmik materiallar texnologiyasining rivojlanishi va yutug'idan ajralmasdir. Materiallar zamonaviy yuqori texnologiya va sanoatning asosi va peshqadami bo'lib, ko'p jihatdan yuqori texnologiyalarning yutug'i uchun zarur shartdir. Aerokosmik materiallarning rivojlanishi aerokosmik texnologiyalarni qo'llab-quvvatlash va kafolatlashda kuchli rol o'ynaydi. O'z navbatida, aerokosmik texnologiyalarning rivojlanish ehtiyojlari aerokosmik materiallarning rivojlanishiga katta yordam beradi va yordam beradi. Aytish mumkinki, materiallarning rivojlanishi samolyotlarni yangilashda asosiy yordamchi rol o'ynaydi.
Aviatsiya materiallari nafaqat aviatsiya mahsulotlarini ishlab chiqish va ishlab chiqarishning moddiy kafolati, balki aviatsiya mahsulotlarini yangilashning texnik asosidir. Materiallar aviatsiya sanoati va aviatsiya mahsulotlarini rivojlantirishda muhim rol o'ynaydi. 21-asrda aviatsiya materiallari yuqori mahsuldorlik, yuqori funktsiya, ko'p funktsiyali, tuzilish va funktsiyalarni birlashtirish, murakkab, aqlli, arzon narxlardagi va atrof-muhitga moslik yo'nalishi bo'yicha rivojlanmoqda.
Sobiq Bosh vazir Li Ketsyan o'zining 2022 yilgi hukumat ishi bo'yicha hisobotida ekologik muhitni doimiy ravishda yaxshilash, yashil va past uglerodli rivojlanishni rag'batlantirish, ifloslanish nazorati va ekologik muhofaza va qayta tiklashni kuchaytirish, rivojlanish va emissiyani kamaytirish o'rtasidagi muvozanatni saqlash va o'rtasida uyg'un birga yashashni rag'batlantirishni taklif qildi. inson va tabiat. So'nggi yillarda samolyot xavfsizligiga e'tibor berishda davom etar ekan, mahalliy va xorijiy aviatsiya hamjamiyatini resurslarni tejash, xarajatlarni kamaytirish, atrof-muhitni muhofaza qilish va boshqa masalalar ham tobora ko'proq tashvishlanmoqda. Shu nuqtai nazardan, yashil aviatsiya ma'lum yutuqlarga erishdi. Samolyot yanada xavfsiz va ishonchli, engil, qattiq, yashil rivojlanish yo'nalishiga qarab, materiallarga yuqori va yuqori talablarni qo'yadi, shuningdek, samolyotni parvoz tezligi, ishonchliligi, arzonligi, yuqori samaradorligi va qulayligi va yangilanishning boshqa jihatlarida rag'batlantiradi. . Yangi sanoat sharoitida yuqori darajadagi aviatsiya yashil materiallarini ishlab chiqish va uni tayyorlash va qayta ishlash texnologiyasi Xitoy aviatsiya sanoatining barqaror rivojlanishini qo'llab-quvvatlash uchun katta ahamiyatga ega. Bir so'z bilan aytganda, global zamonaviy sanoatning jadal rivojlanishi tufayli aviatsiya materiallarining yashil rivojlanishi muqarrar tendentsiya va iqtisodiy rivojlanishning dolzarb talabidir.
II. Yangi aeronavigatsiya materiallarini tadqiq qilish jarayoni
Samolyot materiallari ma'lum darajada samolyot tanasi konstruktsiyasini ishlab chiqarish xarajatlarini aniqlaydi. Xitoyning aviatsiya uskunalari asosan dastlabki bosqichda joriy etilganligi sababli, material tanlashda asosan xorijiy materiallar tizimidan foydalanadi. So'nggi yillarda Xitoy yangi material texnologiyasini jadal rivojlantirishni boshladi va yangi material texnologiyasi doimiy yutuqlarga erishdi va yangi aviatsiya materiallari bo'yicha tadqiqotlar ham quvonarli yutuqlarga erishdi. Biroq, aviatsiyaning yangi moddiy sanoatining umumiy darajasi va xalqaro ilg'or daraja o'rtasida hali ham katta tafovut mavjud.
(A) Titan qotishmasi: "universal metall" ning ajoyib xususiyatlari
Titan kam o'ziga xos tortishish va yuqori o'ziga xos kuch xususiyatlariga ega va uning qotishmasi aerokosmik sohada samolyotlarning tortishish-og'irlik nisbatlarini oshirish uchun katta ahamiyatga ega va so'nggi yillarda keng qo'llanilmoqda. Harbiy va aerokosmik sohalardan tashqari, titanium qotishmasi kimyo, metallurgiya, tibbiyot, sport va dam olish va boshqa sohalarda ham keng qo'llaniladi.
Chet elda aviatsiya uchun titanium qotishma materiallarining rivojlanish holati
1) Yuqori haroratli titanium qotishmasi: yuqori haroratli titanium qotishmasi asosan samolyot qopqog'i slayd rayida, rulman korpusida, braketda, dvigatel qopqog'ida, kompressor diskida va pichoqda, korpusda va boshqa strukturaviy ramka qismlarida qo'llaniladi. Ushbu komponentlar 300 ~ 600 daraja yuqori o'ziga xos kuch, charchoq kuchi, siljish qarshiligi va strukturaviy barqarorlikni talab qiladi. Hozirgi vaqtda yuqori haroratli titanium qotishmalarining xalqaro ilg'or darajasi nomidan asosan Amerika Qo'shma Shtatlari Ti-6242S, Ti-1100, IMI834, Rossiyaning BT36 va boshqalarni o'z ichiga oladi.
2) Yuqori kuchli titanium qotishmasi: Yuqori quvvatli titanium qotishmasi odatda 1000MPa dan ortiq titanium qotishmasining tortishish kuchiga ishora qiladi, asosan samolyot strukturasida keng tarqalgan bo'lib foydalaniladigan yuqori quvvatli strukturaviy po'latni almashtirish uchun ishlatiladi, og'irlikni 10 foizga kamaytirishga erishish mumkin. Hozirgi vaqtda samolyotlarda ishlatiladigan yuqori quvvatli titanium qotishmalari asosan Ti-1023, BT22, Ti-153, -21S va boshqalarning vakili bo'lgan titanium qotishmalari hisoblanadi.
3) Olovga chidamli titanium qotishmasi: Hozirgi vaqtda odatiy olovga chidamli titanium qotishmalari AQShda qotishma C va Rossiyada BTT-1 hisoblanadi. Qo'shma Shtatlarda ishlab chiqilgan C (Ti{2}}V-15Cr) qotishmasi yuqori haroratga chidamliligi va oksidlanishga chidamliligi yuqori bo'lgan titaniumli qotishmadir. U Fl19 dvigatelining yuqori bosimli kompressor korpusiga, yo'naltiruvchi qanotiga va vektor-dumli nozuliga qo'llanilgan. Rossiyada ishlab chiqarilgan Ti-Cu-Al BTT-1 otashga chidamli titanium qotishmasi yaxshi issiqlik bilan ishlov berish qobiliyatiga ega va dvigatel kompressor korpusi va pichoqlarida ishlatilgan.
Mahalliy aviatsiya uchun titanium qotishma materiallarining rivojlanish holati
1) Yuqori haroratli titanium qotishmasi: Ti{1}} qotishmasi mamlakatimiz tomonidan mustaqil ravishda ishlab chiqilgan 600 daraja yuqori haroratli titanium qotishmasi. Qotishma TAl₂ (Ti-55) qotishmasiga asoslangan bo'lib, qotishmaning termal barqarorligini, yuqori haroratli siljishini va yuqori haroratli oksidlanish qarshiligini yanada yaxshilash uchun tegishli tarkibga ega Al, Sn, Si elementlarini qo'shadi.
2) Yuqori quvvatli strukturaviy titanium qotishmasi: 1970-1990 yillarda yuqori quvvatli tizimli titanium qotishmasi mustaqil ravishda ishlab chiqilgan. Ushbu titanium qotishmalarining kuchi 1100-1300MPa darajasiga yetishi mumkin. 21-asrning boshida beta titanium qotishmasining ikki turi mavjud: ① deyarli titanium Ti-B18, valentlik kuchi 1150 ~ 1350MPa ga yetishi mumkin; ② Ti-B20 metastabil titanium qotishmasi, 1200 ~ 1600MPa gacha cho'zilish kuchi.
3) Olovga chidamli titanium qotishmasi: Yillar davomida Xitoy olovga chidamli titanium qotishmasi bo'yicha chuqur tadqiqotlar olib bordi. AlloyC qotishmasidan kelib chiqqan holda, Ti-V-Cr-Al, Ti-Mo-Cr-Al, Ti-Mo-V-Cr-Al3 seriyali olovga chidamli titanium qotishmalari mos ravishda ishlab chiqilgan va yonishning oldini olish mexanizmi vositalar yordamida o'rganilgan. kompyuter simulyatsiyasi. Bundan tashqari, TF1 (Ti-V-Cr-C seriyali) va TF2 (Ti-Cu seriyali) olovga chidamli titanium qotishmalari AQSh, Buyuk Britaniya va Rossiyaning turli tizimlarini tizimli tahlil qilgandan so'ng ishlab chiqilgan. Ti{20}} (Ti-V-Cr-Si) qotishmasi - bu Xitoyda mustaqil ravishda ishlab chiqilgan otashga chidamli titanium qotishmasi. An'anaviy titanium qotishmasi bilan solishtirganda, Ti{25}} qotishmasi a'lo olovga chidamli va mexanik xususiyatlarga ega. Hozirgi vaqtda qotishma tadqiqotlari laboratoriya miqyosidan yarim sanoat miqyosigacha rivojlandi, Ti40 tonna quyma, katta o'lchamdagi bar va halqa zarblarini tayyorlashga muvaffaq bo'ldi.
Mahalliy aviatsiya ishlab chiqarish sanoatining kech boshlanishi tufayli mahalliy aviatsiya sohasida titanium va titanium qotishma materiallari iste'moli unchalik katta emas, aviatsiya sohasida ishlatiladigan titanium materiallari 20 foizdan kam bo'lib, xalqaro o'rtacha darajadan ancha past bo'lgan 50 ga yaqin. foiz va titanium sanoati rivojlangan mamlakatlar bilan solishtirganda hali ham katta bo'shliq mavjud: Birinchidan, yuqori darajadagi titanium qotishma mahsulotlari hali ham asosan taqlid, moddiy rivojlanish darajasi past, qo'llash doirasi tor, yuqori keng qamrovli ishlash va past- xarajat titanium qotishmasini ishlab chiqish asosan laboratoriya bosqichida; Ikkinchidan, metallurgiya sifati barqaror emas, kamroq navlar, to'liq bo'lmagan spetsifikatsiyalar; Uchinchidan, tegishli qo'llab-quvvatlovchi texnologiyalarni tadqiq qilish jarayoni sekin va o'z-o'zidan ishlab chiqilgan titanium qotishma materiallar tizimini takomillashtirish kerak.
(2) Superalloy: harbiy dvigatellarning ehtiyojlariga e'tibor qaratish
Superalloy, yuqori harorat uchun
An'anaviy po'lat 300 darajadan yuqori haroratda yumshaydi va yuqori haroratga bardosh bera olmaydi. Yuqori energiya konvertatsiyasi samaradorligini ta'minlash uchun termal dvigatel quvvati maydoni yuqori va yuqori ish haroratiga muhtoj. Natijada, 600 darajadan yuqori haroratlarda barqaror ishlash uchun super qotishmalar ishlab chiqarildi va texnologiya takomillashishda davom etmoqda.
Qotishmaning asosiy elementlariga koʻra super qotishmalar temir asosidagi super qotishma va nikel asosidagi super qotishmalarga boʻlinadi. Zhiyan Consulting ma'lumotlariga ko'ra, 2018 yilda mahsulot jarayoniga bo'lingan holda, nikel asosidagi super qotishma ishlab chiqarish 80 foizni, temir asosidagi super qotishma 14,3 foizni va kobalt asosidagi super qotishma 5,7 foizni tashkil etdi.
Superqotishma aerodinamikning asosiy materialidir. Superalloy aerodinamikda tug'ilgandan beri ishlatilgan va aerokosmik dvigatellarni ishlab chiqarish uchun muhim materialdir. Dvigatelning ishlash darajasi ko'p jihatdan super qotishma materialining ishlash darajasiga bog'liq. Zamonaviy aero-dvigatellarda super qotishma materialining miqdori dvigatelning umumiy og'irligining 40% ~ 60% ni tashkil qiladi. U asosan to'rtta issiq komponentda ishlatiladi: yonish kamerasi, hidoyat, turbinali pichoq va turbinali disk. Bunga qo'shimcha ravishda, u korpusda, halqa qismlarida, kuydirgich va quyruq ko'kraklarida ham qo'llaniladi.
Xitoyning yuqori haroratli qotishma sanoati hozirda o'sish davrida va sanoat zanjiri korxonalari kelajakda keng rivojlanish maydoniga ega. Xitoyda super qotishma ishlab chiqarish korxonalari soni cheklangan va ishlab chiqarish darajasi AQSh, Rossiya va boshqa mamlakatlardan ortda qolmoqda. Biroq, so'nggi yillarda ishlab chiqarish quvvati va ishlab chiqarish qiymati sezilarli darajada yaxshilandi. Lianshi Aviation, Western Superconductor va boshqa kompaniyalarning ko'plab superqotishma ishlab chiqarish quvvatlari loyihalari qurilmoqda va foydalanishga topshirilmoqda.
Aerodinamik uchun super qotishma xususiyatlari doimiy ravishda rivojlanmoqda
1) Temir asosli super qotishma: Xitoy super qotishma tizimining xususiyatlaridan biri.
Xitoy resurslarida nikel va ozgina kobalt yo'qligi sababli, 1960 va 1970-yillarda temir asosli super qotishma ishlab chiqish, ishlab chiqarish va qo'llash yorqin sahnaga aylandi.
Temir asosidagi super qotishmalar odatda past ish haroratiga ega (600 ~ 850 ° C) dvigatel qismlarida, masalan, turbinali disklar, korpus va vallar uchun ishlatiladi. Shu bilan birga, Fe-asosli super qotishma o'rtacha haroratda yaxshi mexanik xususiyatlarga ega, shunga o'xshash nikel-bazli qotishmalar bilan solishtirish mumkin yoki undan yaxshiroq. Bundan tashqari, u arzon va issiq ishlov berishda deformatsiyalanishi oson. Shu sababli, Fe-asosli super qotishma hali ham o'rta harorat sohasida turbinali disk va turbinali pichoq materiallari sifatida keng qo'llaniladi.
2) Nikel asosli super qotishma: deformatsiya / quyish / avlod bo'yicha yangi qotishma yangilanishi.
Nikel asosidagi super qotishmalar odatda 600 darajadan yuqori ma'lum stress sharoitida ishlaydi. Ular nafaqat yuqori haroratda yaxshi oksidlanish qarshiligi va korroziyaga chidamliligiga ega, balki yuqori harorat kuchiga, o'rmalanish kuchiga va doimiy quvvatga, shuningdek, yaxshi charchoqqa chidamliligiga ega. U asosan aerokosmik sohada yuqori harorat sharoitida ishlaydigan strukturaviy komponentlar uchun ishlatiladi, masalan, ishchi pichoqlar, turbinali disklar, aerodinamiklarning yonish kameralari va boshqalar.
Ishlab chiqarish jarayoniga ko'ra, nikel asosli super qotishma o'zgaruvchan qotishma, quyma super qotishma, yangi super qotishmalarga bo'linishi mumkin. Nikel asosidagi quyma super qotishma, asosan, ish harorati 1100 darajadan yuqori bo'lishi mumkin bo'lgan dvigatellarda turbinali qo'llanma pichoqlarida qo'llaniladi yoki harorati mos keladigan hidoyat pichog'idan 50-100 darajadan past bo'lgan turbina pichoqlarida ham qo'llanilishi mumkin. .
Issiqlikka chidamli qotishma ish harorati yuqori va yuqoriroq bo'lgani uchun, qotishma tarkibidagi mustahkamlovchi elementlar tobora ko'proq bo'lib, tarkibi yanada murakkablashadi, natijada ba'zi qotishmalar faqat quyma holatda ishlatilishi mumkin, issiq ish deformatsiyasi bo'lishi mumkin emas. Bundan tashqari, qotishma elementlarning ko'payishi qattiqlashgandan keyin nikel asosli qotishma tarkibini ajratishni jiddiy qiladi, natijada notekis mikroyapı va xususiyatlar paydo bo'ladi. Superqotishma ishlab chiqarish uchun chang metallurgiya jarayonidan foydalanish yuqoridagi muammolarni hal qilishi mumkin. Kukun zarrasi kichik bo'lganligi sababli, kukun ishlab chiqarilganda sovutish tezligi tez bo'ladi, segregatsiya yo'q qilinadi, issiq ishlov berish yaxshilanadi, faqat quyilishi mumkin bo'lgan qotishma issiq ishlov berish mumkin bo'lgan deformatsiya super qotishmasiga o'zgartiriladi, rentabellik kuchi. va charchoq xususiyatlari yaxshilanadi, kukunli super qotishma yuqori quvvatli qotishma ishlab chiqarishning yangi usulini ishlab chiqardi. Kukunli super qotishma asosan yuqori tortish nisbati bo'lgan ilg'or aero-dvigatelning turbinali diskini ishlab chiqarishda, shuningdek, kompressor diskini, turbina milini, turbinali to'siqni va ilg'or dvigatelning boshqa yuqori haroratli issiq qismlarini ishlab chiqarishda qo'llaniladi.
3) kobalt asosidagi super qotishma: korroziyaga chidamlilik va boshqa maxsus maydonlar keng istiqbolga ega.
Kobalt asosidagi super qotishma oksidlanishga chidamliligi yomon, ammo uning termal korroziyaga chidamliligi nikeldan yaxshiroqdir. Kobalt asosidagi super qotishma, shuningdek, gaz turbinasi yo'riqnoma pichoqlari va nozullarini ishlab chiqarish uchun mos bo'lgan nikel asosidagi super qotishmaga qaraganda kuchli yuqori haroratga chidamliligi, termal korroziyaga chidamliligi, termal charchoq va o'rmalanish qarshiligiga ega.
Cheklangan resurslar tufayli mamlakatimizda K40, GH188 va L605 kabi kobalt asosli qotishmalar ishlab chiqilgan. 2001 yildan beri GE kompaniyasining kobalt asosidagi super qotishmalar bo'yicha tadqiqotlari gaz turbinalari uchun substrat materiallari sifatida kobalt asosidagi super qotishmalardan foydalanishga va korroziyaga chidamliligini oshirish uchun qotishmalar yuzasida termal to'siq qoplamalari kabi qoplamalarni tayyorlashga qaratilgan.
Moddiy cheklovlar tufayli kobalt Yerda nisbatan kam va qimmat. Hozirgi vaqtda kobalt asosidagi tadqiqotlarning issiqligi kamaydi va ko'plab ilmiy tadqiqotlar raqamli modellash tajribasi kabi nazariy bosqichda qolmoqda.
Harbiy samolyot qotishmasining birinchi avlodi, yuqori haroratli qotishma dvigateli yoki tez hajm davriga kiradi
Dvigatelning harorat talablari ortib bormoqda. Yuqori tortish va og'irlik nisbati yuqori ko'krak harorati va yuqori ish haroratida moddiy yordamni talab qiladi. Dunyoda super qotishma rivojlanishida dvigatel pichog'i va disk materiallari to'rt bosqichni, ya'ni deformatsiya, quyma, yo'naltirish va yagona kristallni boshdan kechirdi. Harorat asta-sekin 600 darajadan 1100 darajadan oshadi.
Harbiy samolyotlarni yangilash super qotishmalarni yangilash bilan birga olib borildi. Birinchi avlod turbofan dvigatelining asosiy materiali deformatsiyalangan super qotishma bo'lib, yadro materialining ish harorati 650 daraja. To'rtinchi avlod turbofan dvigateli tomonidan yadro materialining ish harorati 1200 darajaga yetdi va yagona kristalli super qotishma qabul qilindi. Harbiy samolyotlarni modernizatsiya qilish dvigatelning asosiy materiali bo'lgan super qotishmalarni yangilash bilan birga olib borildi. Superqotishmani yangilash tadqiqotga muhtoj