חומרים חדשים מסגסוגת טיטניום מעוררים את תעשיית התעופה והחלל

בתהליך הפיתוח של ייצור תעופה, חידוש החומרים מראה שינויים במהירות גבוהה, חומרים וכלי טיס ממשיכים להתפתח. "דור אחד של חומרים, דור אחד של מטוסים" הוא תיאור אמיתי של ההיסטוריה של פיתוח התעופה העולמי. חומרים חדשים הם הבסיס החשוב של טכנולוגיית התעופה, עם שדרוג התעשיות המסורתיות ופיתוח תעשיות ההייטק כמדריך, הפכה תעשיית התעופה לתחומים הדינמיים ביותר ופוטנציאל הפיתוח. לפיתוח ויישום של סגסוגת טיטניום וחומרים חדשים אחרים, הכתב ראיין לאחרונה את Cao Chunxiao, אקדמאי של האקדמיה הסינית למדעים.

כתב: הכמות ההולכת וגדלה של חומרי סגסוגת טיטניום היא הבסיס לייצור מטוסים, אין הכנת חומרים חדשים של טכנולוגיה מתקדמת, קשה להגיע להתפתחות של תעשיית התעופה, עם התפתחות תעשיית התעופה והפיתוח של הביקוש לחומרי תעופה חדשים בהשוואה לשינויים קודמים?

Cao Chunxiao: עם התפתחות תעשיית התעופה, חוזק החומרים, דרישות הביצועים הולכות וגדלות. עכשיו יותר ויותר חומרים מרוכבים וסגסוגות טיטניום משמשים במטוסים ומנועים. לדוגמה, חומרים מרוכבים היו בשימוש נדיר במטוסים בשנות ה-80, אך התפתחו במהירות במהלך השנים. הגרסה האחרונה של החומרים המרוכבים של בואינג 787 הגיעה ל-50% וסגסוגות טיטניום הסתכמו ב-15%, ושברו שיאים בתחום המטוסים האזרחיים. בעבר, צריכת החומרים המרוכבים של מטוס הבואינג 777 היא רק כ-10%, והשימוש בסגסוגת טיטניום הוא רק כ-8%, מעבר לטווח הדמיון.

חומרים מרוכבים וסגסוגות טיטניום חומרים אלה עברו פיתוח יישומים בקנה מידה גדול, ישנן שתי סיבות עיקריות: ראשית, הצטברות ניסיון מעשי במחקר ויישום חומרים, הביצועים והאמינות של החומר הולכים ומשתפרים; השני הוא צבירת ניסיון מעשי במחקר ויישום חומרים. השני הוא שעם התפתחות טכנולוגיית הייצור, מחיר החומר עצמו נמוך בהרבה מבעבר. באופן ספציפי, סגסוגת הטיטניום Ti-6AI-4V (TC4) ששימשה בעבר, בזמן שאנחנו ממשיכים להשתמש בה, פיתחנו זנים חדשים של סגסוגות טיטניום עם חוזק וביצועים גבוהים יותר, ולאחר הרבה שנים של בדיקות, חלקי מטוס רבים החלו להשתמש בסגסוגות טיטניום חדשות. לדוגמה, מטוס הבואינג 777 משתמש בדרגות Ti1023, 21S ו-Ti153 של סגסוגות טיטניום בו-זמנית, וזו הפעם הראשונה ששלושת הדרגות הללו של סגסוגות טיטניום משמשות במטוסים אזרחיים. גלגלי נחיתה של מטוסי איירבוס A380 המשתמשים בפרזול מסגסוגת טיטניום Ti1023 במשקל 3.2 טון, באורך 4.2 מטרים, הם כיום פרזול סגסוגת טיטניום הגדול בעולם. לסגסוגת טיטניום תכונות ייחודיות, כך שסיכויי היישום שלה רחבים אף יותר. קח את היכולת נגד ירי כדוגמה, בגלל שהחומר המרוכב מסגסוגת טיטניום של יכולת האנטי-תותח טוב יותר, מינון החומרים המרוכבים של מטוסי קרב F-22 של ארצות הברית מ-44.7% המקורי ל-24% הנוכחיים , מינון סגסוגת טיטניום עלה ל-41%%. השימוש בסגסוגת טיטניום של מטוסים גבוה יותר ממטוסים אזרחיים, אך גם מתוך שיקול של יעילות לחימה משופרת. בנוסף, סגסוגת חדשה בעלת קשיחות שבר גבוהה ושיעור הארכת סדקי עייפות נמוך של הופעת סגסוגות טיטניום במטוס היא הסיבה העיקרית לשימוש הגובר בסגסוגות טיטניום.