Liga de alumínio para tanque de combustível de foguete
Os materiais estruturais estão intimamente relacionados a uma série de questões, como projeto da estrutura do corpo do foguete, tecnologia de fabricação e processamento, tecnologia de preparação de materiais e economia, e são a chave para determinar a qualidade de decolagem e a capacidade de carga útil do foguete.De acordo com o processo de desenvolvimento do sistema de materiais, o processo de desenvolvimento de materiais para tanques de combustível de foguetes pode ser dividido em quatro gerações.A primeira geração é composta por ligas de alumínio da série 5, ou seja, ligas de Al-Mg.As ligas representativas são as ligas 5A06 e 5A03.Eles foram usados para fabricar estruturas de tanques de combustível de foguetes P-2 no final da década de 1950 e ainda são usados hoje.Ligas 5A06 contendo 5,8% Mg a 6,8% Mg, 5A03 é uma liga Al-Mg-Mn-Si.A segunda geração são ligas da série 2 à base de Al-Cu.Os tanques de armazenamento da série de veículos de lançamento Longa Marcha da China são feitos de ligas 2A14, que são uma liga Al-Cu-Mg-Mn-Si.da década de 1970 até o presente, a China começou a usar o tanque de armazenamento de fabricação de liga 2219, que é uma liga Al-Cu-Mn-V-Zr-Ti, amplamente utilizada na fabricação de vários tanques de armazenamento de veículos lançadores.Ao mesmo tempo, também é amplamente utilizado na estrutura de tanques de combustível de baixa temperatura para lançamento de armas, que é uma liga com excelente desempenho em baixas temperaturas e desempenho abrangente.
Liga de alumínio para estrutura de cabine
Desde o desenvolvimento de veículos lançadores na China na década de 1960 até agora, as ligas de alumínio para a estrutura da cabine dos veículos lançadores são dominadas pelas ligas de primeira e segunda geração representadas por 2A12 e 7A09, enquanto os países estrangeiros entraram na quarta geração de ligas de alumínio estruturais de cabine (liga 7055 e liga 7085), são amplamente utilizadas devido às suas propriedades de alta resistência, baixa sensibilidade de têmpera e sensibilidade ao entalhe.7055 é uma liga Al-Zn-Mg-Cu-Zr e 7085 também é uma liga Al-Zn-Mg-Cu-Zr, mas seu teor de impurezas de Fe e Si é muito baixo e o teor de Zn é alto em 7,0% ~8,0%.As ligas Al-Li de terceira geração representadas por 2A97, 1460, etc. foram aplicadas nas indústrias aeroespaciais estrangeiras devido à sua alta resistência, alto módulo e alto alongamento.
Os compósitos de matriz de alumínio reforçados com partículas têm as vantagens de alto módulo e alta resistência e podem ser usados para substituir ligas 7A09 na fabricação de longarinas de cabine semi-monocoque.O Instituto de Pesquisa de Metais, a Academia Chinesa de Ciências, o Instituto de Tecnologia Harbin, a Universidade Jiaotong de Xangai, etc. têm feito muito trabalho na pesquisa e preparação de compósitos de matriz de alumínio reforçados com partículas, com conquistas notáveis.
Ligas Al-Li usadas na indústria aeroespacial estrangeira
A aplicação de maior sucesso em veículos aeroespaciais estrangeiros é a liga Weldalite Al-Li desenvolvida pela Constellium e Quebec RDC, incluindo liga 2195, 2196, 2098, 2198 e 2050.Liga 2195: Al-4.0Cu-1.0Li-0.4Mg-0.4Ag-0.1Zr, que é a primeira liga Al-Li a ser comercializada com sucesso para a fabricação de tanques de armazenamento de combustível de baixa temperatura para lançamentos de foguetes.Liga 2196: Al-2.8Cu-1.6Li-0.4Mg-0.4Ag-0.1Zr, baixa densidade, alta resistência, alta tenacidade à fratura, originalmente desenvolvida para perfis de estrutura de painel solar Hubble, agora usada principalmente para extrusão de perfis de aeronaves.Liga 2098: Al-3.5 Cu-1.1Li-0.4Mg-0.4Ag-0.1Zr, originalmente desenvolvida para a fabricação de fuselagem HSCT, devido à sua alta resistência à fadiga, agora é usada na fuselagem do caça F16 e no tanque de combustível de lançamento da espaçonave Falcon .Liga 2198: Al-3.2Cu-0.9Li-0.4Mg-0.4Ag-0.1Zr, usada para laminação de chapas de aeronaves comerciais.Liga 2050: Al-3,5Cu-1,0Li-0,4Mg-0,4Ag-0,4Mn-0,1Zr, usada para produzir placas grossas para substituir placas grossas de liga 7050-T7451 para a fabricação de estruturas de aeronaves comerciais ou componentes de lançamento de foguetes.Comparado com a liga 2195, o teor de Cu+Mn da liga 2050 é relativamente baixo para reduzir a sensibilidade de têmpera e manter as altas propriedades mecânicas da placa espessa, a resistência específica é 4% maior, o módulo específico é 9% maior, e a tenacidade à fratura é aumentada com alta resistência à corrosão sob tensão e alta resistência ao crescimento de trincas por fadiga, bem como estabilidade em altas temperaturas.
Pesquisa da China sobre anéis de forjamento usados em estruturas de foguetes
A base de fabricação de veículos de lançamento da China está localizada na Zona de Desenvolvimento Econômico e Tecnológico de Tianjin.É composto por uma área de pesquisa e produção de foguetes, uma área de indústria de aplicação de tecnologia aeroespacial e uma área auxiliar de apoio.Integra produção de peças de foguetes, montagem de componentes e testes de montagem final.
O tanque de armazenamento do propelente do foguete é formado pela conexão de cilindros com comprimento de 2m a 5m.Os tanques de armazenamento são feitos de liga de alumínio, portanto precisam ser conectados e reforçados com anéis forjados em liga de alumínio.Além disso, conectores, anéis de transição, estruturas de transição e outras partes de naves espaciais, como veículos de lançamento e estações espaciais, também precisam usar anéis de forjamento de conexão, portanto, os anéis de forjamento são um tipo muito crítico de peças estruturais e de conexão.Southwest Aluminum (Group) Co., Ltd., Northeast Light Alloy Co., Ltd. e Northwest Aluminum Co., Ltd. fizeram muito trabalho na pesquisa e desenvolvimento, fabricação e processamento de anéis de forjamento.
Em 2007, a Southwest Aluminum superou dificuldades técnicas, como fundição em grande escala, forjamento de abertura de tarugos, laminação de anéis e deformação a frio, e desenvolveu um anel de forjamento de liga de alumínio com diâmetro de 5m.A tecnologia original de forjamento de núcleo preencheu a lacuna doméstica e foi aplicada com sucesso ao Longa Marcha-5B.Em 2015, a Southwest Aluminum desenvolveu o primeiro anel de forjamento geral em liga de alumínio supergrande com um diâmetro de 9 m, estabelecendo um recorde mundial.Em 2016, a Southwest Aluminum conquistou com sucesso uma série de tecnologias essenciais, como laminação e tratamento térmico, e desenvolveu um anel de forjamento de liga de alumínio supergrande com um diâmetro de 10 m, que estabeleceu um novo recorde mundial e resolveu um importante problema técnico importante para o desenvolvimento do veículo de lançamento pesado da China.
Editado por May Jiang da MAT Aluminium
Horário da postagem: 01/12/2023
