隨著人類探索太空步伐的加快,對(duì)航天飛行器的要求越來(lái)越高。航天飛行器在超高溫、超低溫、高真空、高應(yīng)力、強(qiáng)腐蝕等極端條件下工作,除了依靠?jī)?yōu)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之外,還有賴于材料所具有的優(yōu)異特性和功能。對(duì)航天材料而言,輕質(zhì)高強(qiáng)、耐高溫、耐低溫和耐腐蝕是航天產(chǎn)品選材的主要標(biāo)準(zhǔn)。
鈦的比重為4.5g/cm3,僅為鋼的56%,滿足航天產(chǎn)品對(duì)材料質(zhì)輕的需求;鈦合金的強(qiáng)度為500~1400MPa,比Al、Mg合金高的多;并且鈦合金的高溫及低溫性能優(yōu)越,能在550℃高溫下和零下250℃低溫下長(zhǎng)期工作而保持性能不變,正因?yàn)殁伜辖饘⒑教飚a(chǎn)品所需的特質(zhì)集于一身而被譽(yù)為“宇宙金屬”、“空間金屬”。根據(jù)航天產(chǎn)品對(duì)材料的需求,鈦合金在航天領(lǐng)域形成了不同的發(fā)展方向,主要包括高強(qiáng)韌鈦合金、高溫鈦合金、低溫鈦合金、鑄造鈦合金和粉末鈦合金等。
研制高性能低成本的航天材料,是未來(lái)航天型號(hào)發(fā)展的一個(gè)必然趨勢(shì)。如何優(yōu)化技術(shù)提高鈦合金的性能并降低鈦合金的使用成本將是未來(lái)鈦產(chǎn)業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略性關(guān)鍵問(wèn)題。
我國(guó)航天飛行器上應(yīng)用的鈦及鈦合金未來(lái)的發(fā)展方向是:1、高性能化,即研制具有良好的強(qiáng)度和塑性相配合的高強(qiáng)韌鈦合金和耐溫性能更優(yōu)異的鈦合金;2、低成本化,即發(fā)展不含或少含貴重金屬元素的鈦合金和易加工成形、易切削加工的鈦合金等;3、高加工率,即發(fā)展粉末冶金、超塑成形-擴(kuò)散連接(SPF-DB)、精密鑄造等技術(shù)。隨著我國(guó)航天技術(shù)發(fā)展,粉末鈦合金和鑄造鈦合金將獲得廣泛的應(yīng)用。航天飛行器速度提高,以及對(duì)構(gòu)件輕質(zhì)化、低成本和高可靠性的苛刻要求給粉末鈦合金和鑄造鈦合金的應(yīng)用發(fā)展帶來(lái)了機(jī)遇。粉末鈦合金與鑄造鈦合金相比較,其內(nèi)部組織細(xì)小均勻,不存在成分偏析,性能優(yōu)于鑄造鈦合金。高性能粉末鈦合金目前已在國(guó)外先進(jìn)的航空航天關(guān)鍵部件上得到應(yīng)用,在國(guó)內(nèi)的相關(guān)研究也取得了較好的進(jìn)展。超塑成形/擴(kuò)散連接新技術(shù)的問(wèn)世,為鈦合金的發(fā)展提供了廣闊的發(fā)展空間。用超塑成形/擴(kuò)散連接結(jié)構(gòu)件代替昂貴的組件、機(jī)加工部件和經(jīng)過(guò)維修有問(wèn)題的結(jié)構(gòu),以及減少裝配時(shí)需要許多工具的準(zhǔn)備時(shí)間,超塑成形/擴(kuò)散連接對(duì)未來(lái)航天可望產(chǎn)生顯著的影響。
鈦的蘊(yùn)藏量是銅的10倍,是繼鐵、鋁之后的“第三金屬”。芒鈦網(wǎng)認(rèn)為它資源豐富,但是其工業(yè)生產(chǎn)僅有60多年,與具有百年歷史的鋁、鎂相比,被形象地稱為“嬰兒金屬”。而如今,正是這顆金屬家族的新生兒,憑借其獨(dú)特而優(yōu)越的性能在航天工業(yè)的舞臺(tái)上大放異彩,在航天這種特殊且苛刻的環(huán)境中熠熠閃光。









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