Hợp kim nhôm cho thùng nhiên liệu tên lửa
Vật liệu kết cấu có liên quan chặt chẽ đến hàng loạt vấn đề như thiết kế kết cấu thân tên lửa, công nghệ chế tạo và xử lý, công nghệ chuẩn bị vật liệu, kinh tế, là chìa khóa quyết định chất lượng cất cánh và khả năng mang tải của tên lửa. Theo quy trình phát triển của hệ thống vật liệu, quá trình phát triển vật liệu làm thùng nhiên liệu tên lửa có thể được chia thành bốn thế hệ. Thế hệ đầu tiên là hợp kim nhôm 5-series, tức là hợp kim Al-Mg. Các hợp kim đại diện là hợp kim 5A06 và 5A03. Chúng được sử dụng để chế tạo cấu trúc thùng nhiên liệu tên lửa P-2 vào cuối những năm 1950 và vẫn được sử dụng cho đến ngày nay. Hợp kim 5A06 chứa 5,8% Mg đến 6,8% Mg, 5A03 là hợp kim Al-Mg-Mn-Si. Thế hệ thứ hai là hợp kim 2 dòng dựa trên Al-Cu. Các thùng chứa của loạt xe phóng Long March của Trung Quốc được làm bằng hợp kim 2A14, là hợp kim Al-Cu-Mg-Mn-Si. Từ những năm 1970 đến nay, Trung Quốc bắt đầu sử dụng bể chứa sản xuất hợp kim 2219, là hợp kim Al-Cu-Mn-V-Zr-Ti, được sử dụng rộng rãi trong sản xuất các bể chứa phương tiện phóng khác nhau. Đồng thời, nó cũng được sử dụng rộng rãi trong cấu trúc của thùng nhiên liệu nhiệt độ thấp phóng vũ khí, là hợp kim có hiệu suất nhiệt độ thấp tuyệt vời và hiệu suất toàn diện.
Hợp kim nhôm cho kết cấu cabin
Kể từ khi phát triển phương tiện phóng ở Trung Quốc vào những năm 1960 cho đến nay, hợp kim nhôm làm kết cấu cabin của phương tiện phóng chủ yếu là thế hệ thứ nhất và hợp kim thế hệ thứ hai đại diện là 2A12 và 7A09, trong khi nước ngoài đã bước vào thế hệ thứ tư. hợp kim nhôm kết cấu cabin (hợp kim 7055 và hợp kim 7085), chúng được sử dụng rộng rãi vì đặc tính độ bền cao, độ nhạy dập tắt thấp và độ nhạy khía. 7055 là hợp kim Al-Zn-Mg-Cu-Zr và 7085 cũng là hợp kim Al-Zn-Mg-Cu-Zr, nhưng hàm lượng tạp chất Fe và Si rất thấp và hàm lượng Zn cao ở mức 7,0% ~8,0%. Hợp kim Al-Li thế hệ thứ ba được đại diện bởi 2A97, 1460, v.v. đã được áp dụng trong các ngành công nghiệp hàng không vũ trụ nước ngoài do cường độ cao, mô đun cao và độ giãn dài cao.
Vật liệu tổng hợp ma trận nhôm được gia cố bằng hạt có ưu điểm là mô đun cao và độ bền cao, có thể được sử dụng để thay thế hợp kim 7A09 để sản xuất dây cabin bán liền khối. Viện Nghiên cứu Kim loại, Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, Viện Công nghệ Cáp Nhĩ Tân, Đại học Giao thông Thượng Hải, v.v. đã thực hiện rất nhiều công việc trong việc nghiên cứu và chế tạo vật liệu tổng hợp ma trận nhôm gia cố bằng hạt, với những thành tựu đáng ghi nhận.
Hợp kim Al-Li được sử dụng trong ngành hàng không vũ trụ nước ngoài
Ứng dụng thành công nhất trên các phương tiện hàng không vũ trụ nước ngoài là hợp kim Weldalite Al-Li do Constellium và Quebec RDC phát triển, bao gồm 2195, 2196, 2098, 2198 và 2050 Alloy. Hợp kim 2195: Al-4.0Cu-1.0Li-0.4Mg-0.4Ag-0.1Zr, là hợp kim Al-Li đầu tiên được thương mại hóa thành công để sản xuất thùng chứa nhiên liệu nhiệt độ thấp cho các vụ phóng tên lửa. Hợp kim 2196: Al-2.8Cu-1.6Li-0.4Mg-0.4Ag-0.1Zr, mật độ thấp, độ bền cao, độ bền đứt gãy cao, ban đầu được phát triển cho cấu hình khung bảng năng lượng mặt trời Hubble, hiện nay chủ yếu được sử dụng để ép đùn cấu hình máy bay. Hợp kim 2098: Al-3.5 Cu-1.1Li-0.4Mg-0.4Ag-0.1Zr, ban đầu được phát triển để sản xuất thân máy bay HSCT, vì độ bền mỏi cao nên hiện nay nó được sử dụng trong thân máy bay chiến đấu F16 và thùng nhiên liệu phóng tàu vũ trụ Falcon . Hợp kim 2198: Al-3.2Cu-0.9Li-0.4Mg-0.4Ag-0.1Zr, dùng để cán tấm máy bay thương mại. Hợp kim 2050: Al-3.5Cu-1.0Li-0.4Mg- 0.4Ag-0.4Mn-0.1Zr, dùng để sản xuất các tấm dày thay thế các tấm dày hợp kim 7050-T7451 dùng để chế tạo các kết cấu máy bay thương mại hoặc các bộ phận phóng tên lửa. So với hợp kim 2195, hàm lượng Cu + Mn của hợp kim 2050 tương đối thấp để giảm độ nhạy dập tắt và duy trì tính chất cơ học cao của tấm dày, cường độ riêng cao hơn 4%, mô đun riêng cao hơn 9%, và độ bền gãy được tăng lên nhờ khả năng chống nứt ăn mòn ứng suất cao và khả năng chống nứt do mỏi cao, cũng như độ ổn định nhiệt độ cao.
Nghiên cứu của Trung Quốc về vòng rèn dùng trong kết cấu tên lửa
Cơ sở sản xuất xe phóng của Trung Quốc được đặt tại Khu Phát triển Kinh tế và Công nghệ Thiên Tân. Nó bao gồm khu nghiên cứu và sản xuất tên lửa, khu công nghiệp ứng dụng công nghệ hàng không vũ trụ và khu hỗ trợ phụ trợ. Nó tích hợp sản xuất các bộ phận tên lửa, lắp ráp linh kiện, thử nghiệm lắp ráp cuối cùng.
Bể chứa nhiên liệu đẩy tên lửa được hình thành bằng cách nối các ống trụ có chiều dài từ 2m đến 5m. Các bể chứa được làm bằng hợp kim nhôm nên cần được kết nối và gia cố bằng các vòng rèn hợp kim nhôm. Ngoài ra, các đầu nối, vòng chuyển tiếp, khung chuyển tiếp và các bộ phận khác của tàu vũ trụ như phương tiện phóng và trạm vũ trụ cũng cần sử dụng các vòng rèn kết nối, vì vậy các vòng rèn là một loại bộ phận kết nối và kết cấu rất quan trọng. Công ty TNHH (Tập đoàn) Nhôm Tây Nam, Công ty TNHH Hợp kim nhẹ Đông Bắc và Công ty TNHH Nhôm Tây Bắc đã thực hiện rất nhiều công việc trong việc nghiên cứu và phát triển, sản xuất và gia công các vòng rèn.
Năm 2007, Southwest Aluminium đã vượt qua những khó khăn về kỹ thuật như đúc quy mô lớn, rèn mở phôi, cán vòng và biến dạng nguội và phát triển vòng rèn hợp kim nhôm có đường kính 5m. Công nghệ rèn lõi ban đầu đã lấp đầy khoảng trống trong nước và được áp dụng thành công cho Long March-5B. Năm 2015, Southwest Aluminium đã phát triển vòng rèn tổng thể bằng hợp kim nhôm siêu lớn đầu tiên với đường kính 9m, lập kỷ lục thế giới. Năm 2016, Southwest Aluminium đã chinh phục thành công một số công nghệ cốt lõi chủ chốt như cán định hình và xử lý nhiệt, đồng thời phát triển vòng rèn hợp kim nhôm siêu lớn với đường kính 10m, lập kỷ lục thế giới mới và giải quyết một vấn đề kỹ thuật then chốt lớn để phát triển phương tiện phóng hạng nặng của Trung Quốc.
Được chỉnh sửa bởi May Jiang từ MAT Aluminium
Thời gian đăng: Dec-01-2023
