Neue Titanlegierungsmaterialien beleben die Luft- und Raumfahrtindustrie

Im Entwicklungsprozess der Luftfahrtherstellung zeigt die Erneuerung von Materialien rasante Veränderungen, Materialien und Flugzeuge entwickeln sich weiter. „Eine Generation von Materialien, eine Generation von Flugzeugen“ ist eine getreue Darstellung der Geschichte der weltweiten Luftfahrtentwicklung. Neue Materialien sind die wichtige Grundlage der Luftfahrttechnologie. Mit der Modernisierung traditioneller Industrien und der Entwicklung von High-Tech-Industrien hat sich die Luftfahrtindustrie zum dynamischsten und entwicklungsfähigsten Bereich entwickelt. Zur Entwicklung und Anwendung von Titanlegierungen und anderen neuen Materialien interviewte der Reporter kürzlich Cao Chunxiao, Akademiker der Chinesischen Akademie der Wissenschaften.

Reporter: Die zunehmende Menge an Titanlegierungsmaterialien ist die Grundlage für den Flugzeugbau, es gibt keine neue Materialvorbereitung für High-End-Technologie, die Entwicklung der Luftfahrtindustrie ist schwer zu erreichen, mit der Entwicklung der Luftfahrtindustrie und der Entwicklung der Nachfrage nach neuen Luftfahrtmaterialien im Vergleich zu früheren Veränderungen?

Cao Chunxiao: Mit der Entwicklung der Luftfahrtindustrie werden die Festigkeit der Materialien und die Leistungsanforderungen immer höher. Mittlerweile werden in Flugzeugen und Triebwerken immer mehr Verbundwerkstoffe und Titanlegierungen eingesetzt. Beispielsweise wurden Verbundwerkstoffe in den 1980er Jahren kaum in Flugzeugen eingesetzt, haben sich aber im Laufe der Jahre rasant weiterentwickelt. Bei der neuesten Version der Boeing 787 lag der Anteil an Verbundwerkstoffen bei bis zu 50 Prozent und an Titanlegierungen bei insgesamt 15 Prozent, was Rekorde im Bereich der Zivilflugzeuge brach. Bisher betrug der Verbundmaterialverbrauch des Boeing 777-Flugzeugs nur etwa 10 % und der Einsatz von Titanlegierungen nur etwa 8 %, was unvorstellbar ist.

Verbundwerkstoffe und Titanlegierungen dieser Materialien wurden in großem Maßstab für die Anwendungsentwicklung entwickelt. Dafür gibt es zwei Hauptgründe: Erstens werden durch die Ansammlung praktischer Erfahrungen in der Materialforschung und -anwendung die Leistung und Zuverlässigkeit des Materials immer besser; der zweite ist die Ansammlung praktischer Erfahrungen in der Materialforschung und -anwendung. Der zweite Grund ist, dass mit der Entwicklung der Fertigungstechnologie der Preis des Materials selbst viel niedriger ist als zuvor. Insbesondere die in der Vergangenheit verwendete Titanlegierung Ti-6AI-4V (TC4). Während wir sie weiterhin verwenden, haben wir neue Varianten von Titanlegierungen mit höherer Festigkeit und Leistung entwickelt, und das nach vielen Jahren Nach jahrelangen Tests wurden in vielen Flugzeugteilen neue Titanlegierungen verwendet. Beispielsweise werden im Flugzeug Boeing 777 gleichzeitig Titanlegierungen der Klassen Ti1023, 21S und Ti153 verwendet. Dies ist das erste Mal, dass diese drei Titanlegierungen in Zivilflugzeugen verwendet werden. Das Fahrwerk des Airbus A380-Flugzeugs besteht aus Schmiedeteilen aus Titanlegierung Ti1023 mit einem Gewicht von 3,2 Tonnen und einer Länge von 4,2 Metern und ist derzeit das größte Schmiedeteil aus Titanlegierung der Welt. Titanlegierungen verfügen über einzigartige Eigenschaften, sodass ihre Anwendungsaussichten noch breiter sind. Nehmen wir als Beispiel die Fähigkeit zur Schießabwehr. Aufgrund des Titanlegierungs-Verbundmaterials ist die Fähigkeit zur Schießabwehr besser. Die Dosierung des Kompositmaterials für F-22-Kampfflugzeuge der Vereinigten Staaten ist von ursprünglich 44,7 % auf derzeit 24 % gesunken. Die Dosierung der Titanlegierung wurde auf 41 % erhöht. Der Einsatz von Titanlegierungen für Flugzeuge ist höher als bei Zivilflugzeugen, aber auch im Hinblick auf eine verbesserte Kampfeffektivität. Darüber hinaus ist die Entstehung von Titanlegierungen im Flugzeug eine neue Legierung mit hoher Bruchzähigkeit und geringer Ermüdungsrissausdehnungsrate, die den Hauptgrund für den zunehmenden Einsatz von Titanlegierungen darstellt.