Aleación de aluminio para tanque de combustible para cohetes.
Los materiales estructurales están estrechamente relacionados con una serie de cuestiones 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 para tanques de combustible para 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 las aleaciones 5A06 y 5A03. Se utilizaron para fabricar estructuras de tanques de combustible para cohetes P-2 a finales de la década de 1950 y todavía se utilizan en la actualidad. 5A06 aleaciones que contienen entre 5,8% Mg y 6,8% Mg, 5A03 es una aleación de Al-Mg-Mn-Si. La segunda generación son las aleaciones de la serie 2 a base de Al-Cu. Los tanques de almacenamiento de la serie de vehículos de lanzamiento Gran Marcha de China están hechos de aleaciones 2A14, que son una aleación de Al-Cu-Mg-Mn-Si. Desde la década de 1970 hasta la actualidad, China comenzó a utilizar tanques de almacenamiento de fabricación de aleación 2219, que es una aleación de Al-Cu-Mn-V-Zr-Ti, que se utiliza 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 de baja temperatura de lanzamiento de armas, que es una aleación con excelente rendimiento a baja temperatura y rendimiento integral.
Aleación de aluminio para estructura de cabina.
Desde el desarrollo de los 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 las aleaciones de primera y segunda generación representadas por 2A12 y 7A09, mientras que los países extranjeros han entrado en la cuarta generación de Las aleaciones de aluminio estructural de cabina (aleación 7055 y aleación 7085) se utilizan ampliamente debido a sus propiedades de alta resistencia, baja sensibilidad al enfriamiento y sensibilidad a las muescas. 7055 es una aleación de Al-Zn-Mg-Cu-Zr y 7085 también es una aleación de Al-Zn-Mg-Cu-Zr, pero su contenido de impurezas de Fe y Si es muy bajo y el contenido de Zn es alto, 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, alto módulo y alto alargamiento.
Los compuestos de matriz de aluminio reforzados con partículas tienen las ventajas de un alto módulo y una alta resistencia, y pueden usarse para reemplazar las aleaciones 7A09 en la fabricación de largueros de cabina semimonocasco. El Instituto de Investigación de Metales, la Academia de Ciencias de China, el Instituto de Tecnología de Harbin, la Universidad Jiaotong de Shanghai, etc. han trabajado mucho en la investigación y preparación de compuestos de matriz de aluminio reforzados con partículas, con logros notables.
Aleaciones de Al-Li utilizadas en el sector aeroespacial extranjero.
La aplicación de mayor éxito en vehículos aeroespaciales extranjeros es la aleación Weldalite Al-Li desarrollada por Constellium y Quebec RDC, incluidas las aleaciones 2195, 2196, 2098, 2198 y 2050. Aleación 2195: Al-4.0Cu-1.0Li-0.4Mg-0.4Ag-0.1Zr, que es la primera aleación de Al-Li comercializada con éxito para la fabricación de tanques de almacenamiento de combustible a baja temperatura para lanzamientos de cohetes. Aleación 2196: Al-2.8Cu-1.6Li-0.4Mg-0.4Ag-0.1Zr, baja densidad, alta resistencia, alta tenacidad a la fractura, desarrollada originalmente para perfiles de marco de paneles solares Hubble, ahora utilizada principalmente para extruir perfiles de aviones. Aleación 2098: Al-3.5 Cu-1.1Li-0.4Mg-0.4Ag-0.1Zr, desarrollada originalmente para la fabricación de fuselaje HSCT, debido a su alta resistencia a la fatiga, ahora se utiliza en el fuselaje del caza F16 y en el tanque de combustible de lanzamiento de la nave espacial Falcon. . Aleación 2198: Al-3.2Cu-0.9Li-0.4Mg-0.4Ag-0.1Zr, utilizada para laminar láminas de aviones comerciales. Aleación 2050: Al-3.5Cu-1.0Li-0.4Mg-0.4Ag-0.4Mn-0.1Zr, utilizada para producir placas gruesas en sustitución de las placas gruesas de aleación 7050-T7451 para la fabricación de estructuras de aviones 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 un 4% mayor, el módulo específico es un 9% mayor. y la tenacidad a la fractura aumenta con una alta resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión y una alta resistencia al crecimiento de grietas por fatiga, así como una estabilidad a alta temperatura.
Investigación de China sobre forja de anillos utilizados en estructuras de cohetes
La base de fabricación de vehículos de lanzamiento de China está ubicada en la Zona de Desarrollo Económico y Tecnológico de Tianjin. Está compuesto por un área de investigación y producción de cohetes, un área de industria de aplicación de tecnología aeroespacial y un área de apoyo auxiliar. Integra la producción de piezas de cohetes, el ensamblaje de componentes y las pruebas de ensamblaje final.
El tanque de almacenamiento de propulsor de cohetes se forma conectando cilindros con una longitud de 2 a 5 m. Los tanques de almacenamiento están hechos de aleación de aluminio, por lo que deben conectarse y reforzarse con anillos forjados de aleación de aluminio. Además, los conectores, anillos de transición, marcos de transición y otras partes de naves espaciales, como vehículos de lanzamiento y estaciones espaciales, también necesitan usar anillos de forja de conexión, por lo que los anillos de forja son un tipo muy crítico de piezas estructurales y de conexión. Southwest Aluminium (Group) Co., Ltd., Northeast Light Alloy Co., Ltd. y Northwest Aluminium Co., Ltd. han trabajado mucho en la investigación y el desarrollo, la fabricación y el procesamiento de anillos de forja.
En 2007, Southwest Aluminium superó dificultades técnicas como la fundición a gran escala, la apertura de palanquillas de forja, el laminado de anillos y la deformación en frío, y desarrolló un anillo de forja de aleación de aluminio con un diámetro de 5 m. La tecnología de forja central original llenó el vacío nacional y se aplicó con éxito a Long March-5B. En 2015, Southwest Aluminium desarrolló el primer anillo forjado de aleación de aluminio de gran tamaño con un diámetro de 9 m, estableciendo un récord mundial. En 2016, Southwest Aluminium conquistó con éxito una serie de tecnologías centrales clave, como el conformado por laminación y el tratamiento térmico, y desarrolló un anillo de forja de aleación de aluminio de gran tamaño con un diámetro de 10 m, que estableció un nuevo récord mundial y resolvió un importante problema técnico clave. para el desarrollo del vehículo de lanzamiento pesado de China.
Editado por May Jiang de MAT Aluminium
Hora de publicación: 01-dic-2023
