Wichtige Anwendungen und innovative Forschung und Entwicklung von Titanlegierungen in der modernen Weltraumraketentechnologie

Mit der rasanten Entwicklung der Raumfahrtindustrie im 21. Jahrhundert sind die Anforderungen an die Weltraumraketentechnologie immer strenger geworden, insbesondere die Forschung und Entwicklung von Triebwerken mit hohem Impulsschub-Gewichts-Verhältnis, die zum Schlüssel für den Fortschritt der Weltraumtechnologie geworden sind. In diesem Zusammenhang ist Titanlegierung als Metallmaterial mit hervorragender Hochtemperaturfestigkeit, Tieftemperaturzähigkeit und hervorragender Verarbeitungsleistung zu einem Kernmaterial in fortschrittlichen Produkten der Weltraumraketentechnologie geworden. Anwendungserkundung von Titanlegierungen in extremen Umgebungen
Das Russische Institut für Metalle arbeitet an der Prozessoptimierung und Leistungssteigerung der BT6c-Legierung für Komponenten von Weltraumraketen, die extremen Temperaturen (-200 Grad bis mehr) standhalten müssen, wie z. B. große Gesenkschmiedeteile mit φ600 mm, Akkumulatorplatten, Lagerträgerrohlinge und Rohrverbindungen. Die Legierung funktioniert nicht nur stabil bei -200 Grad, sondern ihre Arbeitstemperaturgrenze wurde durch Partikelmetallurgie-Technologie weiter auf 253 Grad gesenkt, was die Gesamtleistung des Materials deutlich verbessert. Dieser innovative Prozess gewährleistet die Homogenität der Feinkornstruktur in allen Teilen des Rohlings und erreicht isotrope Eigenschaften, wodurch eine zuverlässige Materialunterstützung für Raketenkomponenten unter extremen Bedingungen bereitgestellt wird.

Breite Anwendung und Optimierung von zweiphasigen Titanlegierungen
Bei der breiten Anwendung für Weltraumraketen haben sich zweiphasige Titanlegierungen wie BT6c, BTl4, BT3-1, BT23, BTl6, BT9 (BT8) usw. aufgrund ihrer hervorragenden Eigenschaften zur Wärmebehandlungsverfestigung als Materialien für Schlüsselkomponenten etabliert. Beispielsweise wird die BT6c-Legierung im durch Wärmebehandlung verfestigten Zustand von σb=1050MPa-1100MPa häufig für eine Vielzahl von Komponenten mit hohen Festigkeitsanforderungen verwendet. Die BT14-Legierung hingegen zeigt ihre einzigartigen Vorteile im hochfesten Bereich von σb=1100MPa-1150MPa. Sie kann nicht nur zur Herstellung röhrenförmiger, balkenförmiger Komponenten mit Durchmessern von 80 mm bis 120 mm verwendet werden, sondern auch als Befestigungselemente in Niedertemperaturumgebungen bei -196 Grad.
Zukunftsaussichten für Legierungen auf Basis intermetallischer Ti-Al-Verbindungen
Um die Leistung von Weltraumraketen weiter zu verbessern, untersuchen Forscher Legierungen auf Basis intermetallischer Ti-Al-Verbindungen. Diese Legierungen gelten aufgrund ihrer einzigartigen Kombination von Eigenschaften – hohe thermische Festigkeit, hoher Elastizitätsmodul und geringe Dichte – als die besten der neuen Generation von Materialien für Weltraumraketen. Derzeit arbeitet der Forschungs- und Produktionskomplex „Composites“ an der Entwicklung umfassender Ausrüstung zur Herstellung dieser neuen Materialien, darunter fortschrittliche Schmelz-, Pelletier- und isothermische Verformungsgeräte, um die weitverbreitete Verwendung von Ti-Al-Legierungen in der Luft- und Raumfahrt zu fördern.
Die Anwendung von Titanlegierungen in der modernen Raumfahrtraketentechnologie spiegelt nicht nur die neuesten Errungenschaften der Materialwissenschaft wider, sondern gibt auch einen Ausblick auf die zukünftige Entwicklungsrichtung der Raumfahrttechnologie. Durch die kontinuierliche Erforschung und Optimierung des Herstellungsprozesses und der Eigenschaften von Titanlegierungen bieten Forscher zuverlässigere und effizientere Materiallösungen für Weltraumraketen und helfen der Menschheit, den großen Bauplan des Universums zu erforschen.