Alumiiniumsulam raketikütusepaagi jaoks
Konstruktsioonimaterjalid on tihedalt seotud mitmete küsimustega, nagu raketi kere konstruktsiooni disain, tootmis- ja töötlemistehnoloogia, materjalide ettevalmistamise tehnoloogia ja ökonoomsus, ning on võtmetähtsusega raketi stardikvaliteedi ja kandevõime määramisel. Materjalisüsteemi arendusprotsessi kohaselt saab raketikütusepaagi materjalide arendusprotsessi jagada neljaks põlvkonnaks. Esimene põlvkond on 5-seeria alumiiniumisulamid ehk Al-Mg sulamid. Tüüpilised sulamid on 5A06 ja 5A03 sulamid. Neid kasutati P-2 raketikütusepaagi konstruktsioonide valmistamiseks 1950. aastate lõpus ja neid kasutatakse tänapäevalgi. 5A06 sulamid, mis sisaldavad 5,8–6,8% Mg, on Al-Mg-Mn-Si sulam. Teine põlvkond on Al-Cu-põhised 2-seeria sulamid. Hiina Pikk Marš seeria kanderakettide mahutid on valmistatud 2A14 sulamitest, mis on Al-Cu-Mg-Mn-Si sulam. Alates 1970. aastatest kuni tänapäevani on Hiina hakanud kasutama 2219 sulamist mahutite tootmiseks. See sulam on Al-Cu-Mn-V-Zr-Ti sulam, mida kasutatakse laialdaselt mitmesuguste kanderakettide mahutite tootmisel. Samal ajal kasutatakse seda laialdaselt ka relvade käivitamiseks mõeldud madala temperatuuriga kütusepaakide konstruktsioonides, kuna sellel sulamil on suurepärased madalatemperatuurilised omadused ja ulatuslikud omadused.
Alumiiniumsulam salongi konstruktsiooni jaoks
Alates kanderakettide väljatöötamisest Hiinas 1960. aastatel kuni tänapäevani on kanderakettide salongi konstruktsiooni alumiiniumisulamites domineerinud esimese ja teise põlvkonna sulamid, mida esindavad 2A12 ja 7A09, samas kui välisriigid on sisenenud neljanda põlvkonna salongi konstruktsiooni alumiiniumisulamitesse (7055 sulam ja 7085 sulam), mida kasutatakse laialdaselt nende kõrge tugevuse, madala karastustundlikkuse ja sälgutundlikkuse tõttu. 7055 on Al-Zn-Mg-Cu-Zr sulam ja 7085 on samuti Al-Zn-Mg-Cu-Zr sulam, kuid selle lisandite Fe ja Si sisaldus on väga madal ning Zn sisaldus on kõrge, 7,0% ~ 8,0%. Kolmanda põlvkonna Al-Li sulameid, mida esindavad 2A97, 1460 jne, on välisriikide lennundustööstuses kasutatud nende suure tugevuse, kõrge mooduli ja suure venivuse tõttu.
Osakestega tugevdatud alumiiniummaatrikskomposiitidel on eelised kõrge mooduli ja suure tugevuse poolest ning neid saab kasutada 7A09 sulamite asendamiseks poolmonokokiliste kajutipiirete tootmisel. Hiina Teaduste Akadeemia Metalliuuringute Instituut, Harbini Tehnoloogiainstituut, Shanghai Jiaotongi Ülikool jne on teinud palju tööd osakestega tugevdatud alumiiniummaatrikskomposiitide uurimisel ja ettevalmistamisel ning saavutanud märkimisväärseid tulemusi.
Välisriikide lennunduses kasutatavad Al-Li sulamid
Välismaistel lennundussõidukitel on edukaim rakendus Constelliumi ja Quebeci piirkondliku arengukeskuse väljatöötatud Weldalite Al-Li sulam, mis hõlmab sulameid 2195, 2196, 2098, 2198 ja 2050. 2195 sulam: Al-4.0Cu-1.0Li-0.4Mg-0.4Ag-0.1Zr, mis on esimene Al-Li sulam, mida edukalt turustati rakettide stardiks mõeldud madalatemperatuuriliste kütusemahutite tootmiseks. 2196 sulam: Al-2.8Cu-1.6Li-0.4Mg-0.4Ag-0.1Zr, madal tihedus, kõrge tugevus, kõrge purunemiskindlus, algselt töötati välja Hubble'i päikesepaneelide raamiprofiilide jaoks, nüüd kasutatakse seda enamasti lennukiprofiilide ekstrudeerimiseks. 2098 sulam: Al-3,5 Cu-1,1Li-0,4Mg-0,4Ag-0,1Zr, algselt välja töötatud HSCT kerede tootmiseks, kuid tänu oma kõrgele väsimustugevusele kasutatakse seda nüüd F16 hävitajate kerede ja kosmoselaevade Falcon stardikütusepaakides. 2198 sulam: Al-3,2Cu-0,9Li-0,4Mg-0,4Ag-0,1Zr, kasutatakse kommertslennukite lehtmetalli valtsimiseks. 2050 sulam: Al-3,5Cu-1,0Li-0,4Mg-0,4Ag-0,4Mn-0,1Zr, kasutatakse paksude plaatide tootmiseks, et asendada 7050-T7451 sulamist paksusid plaate kommertslennukite konstruktsioonide või raketiheitjakomponentide tootmisel. Võrreldes 2195 sulamiga on 2050 sulami Cu+Mn sisaldus suhteliselt madal, et vähendada karastamistundlikkust ja säilitada paksu plaadi kõrgeid mehaanilisi omadusi. Eritugevus on 4% suurem, erimoodul 9% suurem ning purunemiskindlus on suurenenud koos kõrge pingekorrosioonikindluse ja väsimuspragude kasvukindlusega ning kõrge temperatuuri stabiilsusega.
Hiina uuringud raketistruktuurides kasutatavate sepistamisrõngaste kohta
Hiina kanderakettide tootmisbaas asub Tianjini majandus- ja tehnoloogilise arengu tsoonis. See koosneb raketiuuringute ja -tootmise piirkonnast, lennundustehnoloogia rakendustööstuse piirkonnast ja abitoe piirkonnast. See hõlmab raketiosade tootmist, komponentide kokkupanekut ja lõppmontaaži testimist.
Raketikütuse mahuti moodustatakse 2–5 m pikkuste ühendussilindrite abil. Mahutid on valmistatud alumiiniumisulamist, seega tuleb neid ühendada ja tugevdada alumiiniumisulamist sepistatud rõngastega. Lisaks peavad ühendusrõngaid kasutama ka ühendused, üleminekurõngad, üleminekuraamid ja muud kosmoselaevade osad, näiteks kanderaketid ja kosmosejaamad, seega on sepistatud rõngad väga olulised ühendus- ja konstruktsiooniosad. Southwest Aluminum (Group) Co., Ltd., Northeast Light Alloy Co., Ltd. ja Northwest Aluminum Co., Ltd. on teinud palju tööd sepistatud rõngaste uurimise ja arendamise, tootmise ja töötlemise valdkonnas.
2007. aastal ületas Southwest Aluminum tehnilised raskused, nagu suuremahuline valamine, sepistatud tooriku avamine, rõngasvaltsimine ja külmdeformatsioon, ning töötas välja 5 m läbimõõduga alumiiniumisulamist sepistamisrõnga. Algne südamiku sepistamise tehnoloogia täitis kodumaise tühimiku ja seda rakendati edukalt Long March-5B-l. 2015. aastal töötas Southwest Aluminum välja esimese ülisuure alumiiniumisulamist sepistamisrõnga läbimõõduga 9 m, püstitades sellega maailmarekordi. 2016. aastal vallutas Southwest Aluminum edukalt mitmeid olulisi südamikutehnoloogiaid, nagu valtsvormimine ja kuumtöötlus, ning töötas välja 10 m läbimõõduga ülisuure alumiiniumisulamist sepistamisrõnga, mis püstitas uue maailmarekordi ja lahendas Hiina raskeveokite kanderakettide arendamisel olulise tehnilise probleemi.
Toimetanud May Jiang MAT Aluminiumist
Postituse aeg: 01. dets. 2023
