Aleación de aluminio para un tanque de combustible de cohete
Los materiales estructurales están estrechamente relacionados con una serie de problemas, como el diseño de la estructura del cuerpo del cohete, la tecnología de fabricación y procesamiento, la tecnología de preparación de materiales y la economía, y son la clave para determinar la calidad de despegue y la capacidad de carga útil del cohete. Según el proceso de desarrollo del sistema de materiales, el proceso de desarrollo de los materiales del tanque de combustible de cohetes se puede dividir en cuatro generaciones. La primera generación son las aleaciones de aluminio de la serie 5, es decir, aleaciones de al-MG. Las aleaciones representativas son aleaciones 5A06 y 5A03. Se utilizaron para fabricar estructuras de tanques de combustible de cohetes P-2 a fines de la década de 1950 y todavía se usan hoy en día. 5A06 aleaciones que contienen 5.8% mg a 6.8% mg, 5A03 es una aleación Al-MG-MN-Si. La segunda generación son las aleaciones de la serie 2 basadas en Al-CU. Los tanques de almacenamiento de la serie de vehículos de lanzamiento de China Long March están hechos de aleaciones 2A14, que son una aleación al-CU-MG-MN-Si. Desde la década de 1970 hasta el presente, China comenzó a usar el tanque de almacenamiento de fabricación de aleaciones 2219, que es una aleación Al-CU-MN-V-ZR-TI, se usa ampliamente en la fabricación de varios tanques de almacenamiento de vehículos de lanzamiento. Al mismo tiempo, también se usa ampliamente en la estructura de los tanques de combustible a baja temperatura de lanzamiento de armas, que es una aleación con un excelente rendimiento de baja temperatura y un rendimiento integral.
Aleación de aluminio para la estructura de la cabina
Desde el desarrollo de vehículos de lanzamiento en China en la década de 1960 hasta ahora, las aleaciones de aluminio para la estructura de la cabina de los vehículos de lanzamiento están dominadas por la primera generación y las aleaciones de segunda generación representadas por 2A12 y 7A09, mientras que los países extranjeros han entrado en la cuarta generación de Aleaciones de aluminio estructurales de cabina (aleación 7055 y aleación 7085), se usan ampliamente debido a sus propiedades de alta resistencia, baja sensibilidad de enfriamiento y sensibilidad de muesca. 7055 es una aleación Al-ZN-MG-C-ZR, y 7085 también es una aleación Al-ZN-MG-C-ZR, pero su contenido de impureza FE y SI son muy bajos, y el contenido de Zn es alto en 7.0% ~ 8.0%. Las aleaciones al-LI de tercera generación representadas por 2A97, 1460, etc. se han aplicado en industrias aeroespaciales extranjeras debido a su alta resistencia, alta módulo y alta alargamiento.
Los compuestos de matriz de aluminio reforzados con partículas tienen las ventajas del módulo alto y la alta resistencia, y pueden usarse para reemplazar las aleaciones 7A09 para fabricar largueros de cabina semi-monocasco. El Instituto de Investigación de Metal, la Academia de Ciencias de China, el Instituto de Tecnología de Harbin, la Universidad de Shanghai Jiaotong, etc., han trabajado mucho en la investigación y preparación de compuestos de matriz de aluminio reforzado con partículas, con logros notables.
Aleaciones al-li utilizadas en aeroespacial extranjero
La aplicación más exitosa en vehículos aeroespaciales extranjeros es la aleación Weldalite Al-Li desarrollada por Constellium y el RDC de Quebec, incluyendo 2195, 2196, 2098, 2198 y 2050 aleación. Aleación 2195: AL-4.0CU-1.0LI-0.4MG-0.4AG-0.1ZR, que es la primera aleación Al-LI que se comercializa con éxito para la fabricación de tanques de almacenamiento de combustible de baja temperatura para los lanzamientos de cohetes. Aleación 2196: AL-2.8CU-1.6LI-0.4MG-0.4AG-0.1ZR, baja densidad, alta resistencia, dureza de alta fractura, originalmente desarrollada para perfiles de marco de paneles solares de Hubble, ahora utilizados principalmente para extruir los perfiles de aeronaves. Aleación 2098: AL-3.5 CU-1.1LI-0.4MG-0.4AG-0.1ZR, desarrollada originalmente para la fabricación del fuselaje HSCT, debido a su alta resistencia a la fatiga, ahora se usa en el fuselaje de combate F16 y la nave espacial, el lanzamiento de Falcon, el tanque de combustible del tanque de combustible . 2198 aleación: al-3.2cu-0.9li-0.4mg-0.4Ag-0.1Zr, utilizado para rodar una hoja de aeronave comercial. Aleación 2050: AL-3.5CU-1.0LI-0.4MG- 0.4AG-0.4MN-0.1ZR, utilizada para producir placas gruesas para reemplazar las placas gruesas de aleación 7050-T7451 para la fabricación de estructuras de aeronaves comerciales o componentes de lanzamiento de cohetes. En comparación con la aleación 2195, el contenido de Cu+Mn de la aleación 2050 es relativamente bajo para reducir la sensibilidad de enfriamiento y mantener las altas propiedades mecánicas de la placa gruesa, la resistencia específica es 4% más alta, el módulo específico es 9% más alto, y la resistencia a la fractura aumenta con una alta resistencia a la corrosión de estrés y una alta resistencia al crecimiento de la grieta de fatiga, así como a la alta estabilidad de la temperatura.
La investigación de China sobre los anillos de forja utilizados en estructuras de cohetes
La base de fabricación de vehículos de lanzamiento de China se encuentra en la zona de desarrollo económico y tecnológico de Tianjin. Se compone de un área de investigación y producción de cohetes, un área de la industria de aplicaciones de tecnología aeroespacial y un área de apoyo auxiliar. Integra la producción de piezas de cohetes, ensamblaje de componentes, pruebas de ensamblaje final.
El tanque de almacenamiento de propulsores de cohetes se forma conectando cilindros con una longitud de 2 m a 5 m. Los tanques de almacenamiento están hechos de aleación de aluminio, por lo que deben conectarse y fortalecerse con anillos de forjado de aleación de aluminio. Además, los conectores, los anillos de transición, los marcos de transición y otras partes de la nave espacial, como los vehículos de lanzamiento y las estaciones espaciales, también deben utilizar anillos de forja de conexión, por lo que los anillos de forja son un tipo muy crítico de piezas de conexión y estructura. Southwest Aluminum (Group) Co., Ltd., Northeast Light Alloy Co., Ltd., y Northwest Aluminum Co., Ltd. han trabajado mucho en la investigación y el desarrollo, fabricación y procesamiento de anillos de forja.
En 2007, el aluminio del suroeste superó las dificultades técnicas, como la fundición a gran escala, la abertura de palanquilla forjada, el rodamiento del anillo y la deformación en frío, y desarrolló un anillo de forjado de aleación de aluminio con un diámetro de 5 m. La tecnología original de forjado central llenó la brecha nacional y se aplicó con éxito a Long March-5b. En 2015, Southwest Aluminium desarrolló el primer anillo de forja general de aleación de aluminio súper grande con un diámetro de 9 m, estableciendo un récord mundial. En 2016, el aluminio del suroeste conquistó con éxito una serie de tecnologías básicas clave, como la formación de rodillos y el tratamiento térmico, y desarrolló un anillo de forja de aleación de aluminio súper grande con un diámetro de 10 m, que estableció un nuevo récord mundial y resolvió un problema técnico clave importante para el desarrollo del vehículo de lanzamiento de servicio pesado de China.
Editado por May Jiang de Mat Aluminium
Tiempo de publicación: Dic-01-2023
