Титан в авиастроении » Авиатитан
Авиационная промышленность является первым и по-прежнему остается основным потребителем титана. К материалам для авиастроения существуют четкие требования:— малый вес
— трещиностойкость
— жаропрочность
— сопротивление усталостным нагрузкам
— высокая удельная прочность
— коррозионная стойкость
В дозвуковых самолетах активно применялся алюминий. Самолеты работающие на сверхзвуковых скоростях столкнулись с высокими температурами обшивки, где алюминий не может использоваться из-за очень низкой жаропрочности. Для выхода из ситуации возникла необходимость в конструкционных материалах, надежно работающих в сложной комбинации силовых и температурных полей при воздействии агрессивных сред, излучений и высоких давлений. Этим требованиям полностью отвечает титан и его сплавы.
Современные авиалайнеры становятся еще более титаноемкими. Это в первую очередь связано с тем, что в новых самолетах увеличивается доля композиционных материалов, с которыми алюминий активно взаимодействует и коррозирует. Титан не подвержен таким процессам, в связи с чем существенно увеличивает ресурс комплектующих изделий.
Существует три основных направления использования титана в авиастроении:
1. Для изготовления ответственных высоконагруженных узлов и агрегатов
— стойки шасси;
— силовые элементы (кронштейны) механизации крыла;
— гидроцилиндры.
2. Для изготовления изделий сложной пространственной формы:
— окантовки люков и дверей, где возможно скопление влаги;
— обшивки, на которые действует струя продуктов сгорания двигателя, огнеблокирующие противопожарные перегородки;
— тонкостенные трубопроводы воздушной системы;
— настил пола грузовой кабины.
Из титановых сплавов в самолетах изготавливают такие части, как: элероны, гидросистемы, панели и поворотные узлы крыльев, рули, панели, кронштейны, шпангоуты, решетки клина, стенки лонжеронов, трубопроводы, предкрылки и закрылки, каналы воздухозаборника, крепеж и ряд других деталей
Процентное содержание титана в составе самолета от общей массы планера:
— Боинг-707 — менее 0,5%;
— АН-148 — до 10%;
— Ту-154 — 2%;
— Ту-334 — 8,7%;
— Боинг-777 — 8,5%;
— Ан-24 — 0,48%;
— Ил-76 и Ил-76Т — 12%.
Рейтинг:
(голосов: 1)
Новость опубликована 19-12-2016, 16:59.
Применение титана в авиации, кораблестроении, военной технике
Применение титана в авиацииАвиационная промышленность была первым потребителем титана. Создание летательных аппаратов со скоростями близкими к скорости звука и превосходящими ее, определило ряд технических и экономических требований к конструкционным материалам, идущим на изготовление корпуса самолета и его обшивки, а также двигателей, которые невозможно было удовлетворить без применения материалов на основе титана.
Малый удельный вес и высокая прочность
(особенно при повышенных температурах) титана и его сплавов делают их весьма
ценными авиационными материалами. В области самолетостроения и производства
авиационных двигателей титан все больше вытесняет алюминий и нержавеющую сталь.
С повышением температуры алюминий быстро утрачивает свою прочность. С другой
стороны, титан обладает явным преимуществом в отношении прочности при
температуре до 430° С, а повышенные температуры такого порядка возникают при
больших скоростях благодаря аэродинамическому нагреванию. Преимущество замены
стали титаном в авиации заключается в снижении веса без потери прочности. Общее
снижение веса с повышением показателей при повышенных температурах позволяет
увеличить полезную нагрузку, дальность действия и маневренность самолетов. Этим
объясняются усилия, направленные на расширение применения титана в
самолетостроении при производстве двигателей, постройке фюзеляжей, изготовлении
обшивки и даже крепежных деталей.
В конструкции самолета титан находит широкое применение для деталей фюзеляжа, работающих при повышенных температурах. Листовой титан применяется для изготовления всевозможных кожухов, защитных оболочек кабелей и направляющих для снарядов. Из листов легированного титана изготовляются различные элементы жесткости, шпангоуты фюзеляжа, нервюры и т. д.
Вращающиеся детали роторов авиадвигателей испытывают в
полете колоссальную нагрузку. Им приходится работать в условиях высоких
температур и динамических воздействий. От их надежности зависят безопасность
самолета и жизни людей, что находятся на борту воздушного судна. Следовательно,
титан, используемый в этих ответственных узлах, должен быть не просто прочным,
а суперпрочным.
Титан можно применять для изготовления броневых плит, лопастей пропеллера и снарядных ящиков.
В настоящее время титан применяется в конструкции самолетов военной авиации Дуглас Х-3 для обшивки, Рипаблик F-84F, Кертисс-Райт J-65 и Боинг В-52.
Растет потребление титана в гражданском самолетостроении. И понятно почему: титан сочетает в себе основные параметры эффективности самолета – веса, надежности, стоимости обслуживания и прибыли от эксплуатации. Это главные критерии для авиаперевозчиков.
В настоящее время разработчики авиатехники перестраивают всю материаловедческую концепцию строительства самолетов, активно привлекая и используя композиционные материалы на основе углеволокна и титановые сплавы. Первые заменяют алюминий и сталь, вторые коррозийноустойчивы и исключительно прочны.
Причин перехода на композиционные материалы несколько. Во-первых, наметился быстрый рост пассажирских и грузовых перевозок, объем которых, по прогнозам специализированной аналитической группы Airline Monitor, в период с 2008 по 2026 год увеличится втрое, что потребует в два раза увеличить парк магистральных авиалайнеров. Во-вторых, в условиях высоких цен на топливо cамолетостроительным компаниям приходится разрабатывать и готовить серийный выпуск экономичных моделей авиалайнеров.
Поскольку с композитами «уживается» только титан, спрос гражданского самолетостроения на титановые полуфабрикаты возрастет к 2015 году примерно в два раза.
В «самолете мечты» Boeing 787 – лидере нового поколения самолетов – половина применяемого титана – ВСМПО-АВИСМЫ. В самолете использован новый высокопрочный титановый сплав VST 5553, созданный профессионалами ВСМПО. Из него изготавливают десятки наименований штамповок, в производстве которых ВСМПО нет равных. А первый заказ на продукцию российской корпорации ВСМПО-АВИСМА Boeing разместил в 1997 году.
Самая большая штамповка балки шасси самолета А380 весом 3,5 тонны изготовлена из титана ВСМПО-АВИСМА. Таких крупногабаритных изделий больше никто делать не может. Изготавливают штамповки на модернизированном кузнечном оборудовании, самом мощном в мире.
В заказах такого гранда авиации, как Boeing, доля российского титана составляет 30–40%, в европейской компании Airbus – 55–60%, бразильской Embraer – 90%, в канадской Goodrich – крупнейшего в мире производителя шасси – 90%.
Применение титана в кораблестроенииКоррозионная стойкость титана и его сплавов
делает их весьма ценным материалом на море. Военно-морское министерство США
обстоятельно исследует коррозионную стойкость титана против воздействия дымовых
газов, пара, масла и морской воды. Почти такое же значение в военно-морском
деле имеет и высокое значение удельной прочности титана.
Применение титана в военно-морском деле включает изготовление выхлопных глушителей для дизельных двигателей подводных лодок, дисков измерительных приборов, тонкостенных труб для конденсаторов и теплообменников. По мнению специалистов, титан, как никакой другой металл, способен увеличить срок службы выхлопных глушителей на подводных лодках. Применительно к дискам измерительных приборов, работающих в условиях соприкосновения с соленой водой, бензином или маслом, титан обеспечит лучшую стойкость. Исследуется возможность применения титана для изготовления труб теплообменников, которые должны обладать коррозионной стойкостью в морской воде, омывающей трубы снаружи, и одновременно противостоять воздействию выхлопного конденсата, протекающего внутри них. Рассматривается возможность изготовления из титана антенн и узлов радиолокационных установок, от которых требуется стойкость к воздействию дымовых газов и морской воды. Титан может найти применение и для производства таких деталей, как клапаны, пропеллеры, детали турбин и т. д.
Специалисты научно-исследовательского института конструкционных материалов «Прометей» при государственной поддержке Федерального агентства по науке и инновациям (Роснаука) начали в 2009 году разработку усовершенствованных технологий производства из титановых сплавов так называемых крупногабаритных полуфабрикатов (заготовок крупных узлов и деталей) для морских судов и «оффшорной техники», предназначенной для работ на шельфах.
Такие заготовки из титановых сплавов могут применяться для изготовления сверхлёгких, прочных и стойких к коррозии деталей самых разных типов судов, например, исследующих морские глубины, или связанные с добычей углеводородного сырья.
Существенный недостаток титановых сплавов только один — высокий коэффициент трения «металл по металлу», титан попросту «задирается» при трении из-за повышенной вязкости. Поэтому для деталей из титановых сплавов (в первую очередь, для различных т. н. «узлов трения») необходимо напыление специальных покрытий, придающих необходимые антифрикционные свойства. В качестве «кандидатов» на создание таких покрытий ученые намерены всесторонне исследовать различные высокопрочные материалы на основе оксидов алюминия, циркония и хрома.
Применение титана для изготовления военной техники
Металл потребляет артиллерия, где в
настоящее время ведутся интенсивные исследования различных опытных образцов.
Тем не менее в этой области стандартизовано производство лишь отдельных деталей
и частей из титана. Весьма ограниченное использование титана в артиллерии при
большом размахе исследований объясняется его высокой стоимостью.
Были исследованы различные детали артиллерийского оборудования
с точки зрения возможности замены титаном обычных материалов при условии
снижения цен на титан. Главное внимание уделялось деталям, для которых
существенно снижение веса (детали, переносимые вручную и перевозимые по
воздуху).
Опорная плита миномета, изготовленная из титана вместо стали.
Путем такой замены и после некоторой переделки вместо стальной плиты из двух
половинок общим весом 22 кг удалось создать одну деталь весом 11 кг. Благодаря
такой замене можно уменьшить число обслуживающего персонала с трех человек до
двух. Рассматривается возможность применения титана для изготовления орудийных
пламегасителей.
Проходят испытания изготовленные из титана орудийные станки,
крестовины лафетов и цилиндры противооткатных приспособлений. Широкое
применение титан может получить при производстве управляемых снарядов и ракет.
Проведенные первые исследования титана и его сплавов показали
возможность изготовления из них броневых плит. Замена стальной брони (толщиной
12,7 мм) титановой броней одинаковой снарядостойкости (толщиной 16 мм)
позволяет получить, по данным этих исследований, экономию в весе до 25%.
Сплавы титана повышенного качества позволяют надеяться на
возможность замены стальных плит титановыми равной толщины, что дает экономию в
весе до 44%. Промышленное применение титана позволит обеспечить большую
маневренность, увеличит дальность перевозки и долговечность орудия. Современный
уровень развития воздушного транспорта делает очевидными преимущества легких
броневиков и других машин из титана. Артиллерийское ведомство намерено
снарядить в будущем пехоту касками, штыками, гранатометами и ручными
огнеметами, сделанными из титана. Первое применение в артиллерии титановый
сплав получил для изготовления поршня некоторых автоматических орудий.
Как отмечает менеджер по продажам американской компании Howmet Ti-Cast Боб Фаннелл, «…текущее состояние рынка можно рассматривать, как рост возможностей в новых областях, таких как вращающиеся части устройств турбонадува у грузовиков, ракеты и насосы. Одним из наших текущих проектов является развитие лёгких артиллерийских систем ВАЕ Ноwitzer ХМ777 калибром 155 мм». Ноwmet: поставит 17 из 28 узлов структурного титанового литья для каждой орудийной установки. «При общем весе орудия 9800 фунтов (приблизительно 4,44 тонн) в его конструкции на долю титана приходится около 2600 фунтов (приблизительно 1,18 тонн) — используется сплав 6А14У с большим количеством отливок», говорит Фрэнк Хёрстер, руководитель систем огневой поддержки ВАЕ 8у81ет8. Эта система [ХМ777] должна заменить находящуюся на вооружение систему М198 Ноwitzег, которая весит около 17000 фунтов (приблизительно 7,71 тонн).
Джон Барбер из Timet: указывает, что примерами военной техники, в конструкции которой используются значительные объёмы титана, являются танк «Абраме» и боевая машина «Брэдли». В течение уже двух лет выполняется совместная программа НАТО, США и Великобритании по интенсификации использования титана в системах вооружений и обороны.Как уже не раз отмечалось, титан очень подходит к использованию в автомобилестроении, правда, доля этого направления довольно скромна — примерно 1% от общего объёма потребляемого титана, или 500 тонн в год, по данным итальянской компании Роggipolini, производителя титановых узлов и деталей для «Формулы-1» и гоночных мотоциклов.
Построенная В 1969 г. АПЛ 661-го проекта в Северодвинске не имела мировых аналогов — она имела корпус полностью из титанового сплава и развивала скорость до 44,7 узла — рекорд, недостижимый даже для современных подлодок.
Титан в строительстве АПЛ применялся и в дальнейшем. Из-за повышенной глубины погружения материалом прочного корпуса подводной лодки «Комсомолец» был выбран титановый сплав 48-Т с пределом текучести около 720 МПа. Применение титана позволило существенно уменьшить массу корпуса. Она составила всего 39 % от нормального водоизмещения, что не превышало соответствующий показатель других АПЛ.
www.protown.ru
Сферы применения титана » Авиатитан
Титан – являясь по своим свойствам уникальным и удивительным металлом не зря называют металлом будущего. Ведь титан зачастую используют там, где возникает желание сделать сказку былью.Изначально титан активно выпускали и использовали для военной и оборонной промышленности. Но постепенно этот металл заслуженно получил значительно более широкое применение в прочих отраслях народного хозяйства.
Авиастроение
На текущий момент авиационная промышленность является основным потребителем продукции из титана. Активный прогресс авиационной техники и переход с винтовой авиации на реактивную — существенно ускорило развитие титанового производства, так как по своим физико-механическим свойствам титановые сплавы являются универсальным конструкционным материалом.
Вплоть до конца 60-х годов ХХ века титан применялся в основном для изготовления газовых турбин двигателей самолетов. В 70-х – 80-х годах титановые сплавы начали широко использоваться для изготовления различных деталей, особенно планерной части самолетов несущей основную нагрузку. Все эти детали почти в 2 раза легче деталей, изготовленных из стали, и гораздо прочней.
В данный момент из титана делают обшивку для самолета, наиболее нагревающиеся детали, силовые элементы, детали шасси. В авиационных двигателях жаропрочные титановые сплавы нашли применение для изготовления лопаток, дисков и прочих элементов вентилятора и компрессора двигателя.
В конструкции современного самолета может быть более 20 тонн титана. Например, в самолете Боинг-787 устанавливают около 2,5 миллиона титановых заклепок, что облегчает вес самолета на несколько тонн (по сравнению со стальными деталями).
Главными требованиями, предъявляемыми к материалам для самолетостроения, являются их высокие удельная прочность и жаропрочность, сопротивление усталостным нагрузкам, устойчивость к образованию трещин и достаточная коррозионная стойкость.
Титановые сплавы ОТ4, ВТ6, ВТ22 находят применение в планере самолета для следующих деталей и конструкций: обшивка, силовой набор, детали крепления, шасси, механизация крыла, пилоны, гидроцилиндры, различные агрегаты и др.
В вертолетах титановые сплавы ВТ 3-1 главным образом используются для деталей системы несущего винта и привода, а также системы управления. Из титановых сплавов изготовляют втулки несущего винта, втулки хвостового винта, цапфы, скобы, корпуса осевых шарниров, наконечники лопастей.
Для высоко нагруженных вертолетных деталей используют титановые сплавы ВТ6, ВТ5-1 и опробуют высокопрочные сплавы ВТ22.
Ракетостроение и космическая техника
Титан помог человеку преодолеть звуковой барьер в авиации и выйти в космическое пространство. В ракетостроении и космической технике титан практически незаменим.
Давайте подумаем, почему. Что такое космос? Это глубокий вакуум, где царит ледяной холод. И любое находящееся в космосе искусственное тело, охлаждается до очень низких температур. С другой стороны, аппарат сильно разогревается, если попадает под солнечные лучи. Кроме того, стенки космического корабля беспрерывно подвергаются атакам со стороны космических частиц, летящих с огромной скоростью, а так же находятся под воздействием космической радиации. Такие сверхтяжелые условия способны выдерживать лишь сталь, вольфрам, платина и титан. Предпочтение отдано титану, отчасти благодаря его небольшому весу. Титановые сплавы применяли в пилотируемых ракетных комплексах «Восток» и «Союз», беспилотных «Луна», «Марс», «Венера», а также «Энергия» и в орбитальном корабле «Буран».
Главными объектами для использования титана являются твердотопливные и жидкостные ракетные двигатели, обшивки, корпуса пороховых двигателей, трубчатые конструкции стыковых отсеков, агрегаты различного назначения, в частности газовые баллоны высокого давления, детали крепления и др.
Основными требованиями, предъявляемыми к титановым сплавам в этих конструкциях, являются высокая удельная прочность, а в некоторых случаях – низкая хладноломкость, высокая упругость паров в глубоком вакууме и др. В ракетостроении используется практически вся номенклатура конструкционных титановых сплавов.
Судостроение
Широкое применение титан так же нашел и в судостроении. Он является незаменимым для обшивки судов, производства деталей насосов и трубопроводов.
Благодаря малой плотности титана удается существенно снизить массу корабля, а следовательно, повысить его маневренность и дальность хода. Обшитые титановыми листами корпуса судов не нуждаются в покраске, так как они десятилетиями не ржавеют и не разрушаются в морской воде. А эрозионная и кавитационная стойкость позволяет не бояться больших скоростей в морской воде: взвешенные в ней мириады песчинок не повредят титановым рулям, винтам и корпусу.
Благодаря немагнитным свойства титана и его сплавов, металл получил широкое использование при изготовлении навигационных приборов. В будущем планируется создание из титановых сплавов так называемых немагнитных кораблей, необходимых для геологогеофизических исследований в открытом океане, благодаря чему исчезнет влияние металлических частей корабля на высокоточные навигационные приборы.
Наиболее перспективное направление использования титана в судостроении – производство конденсаторных труб, турбинных двигателей и паровых котлов. Кроме того, титан, имеющий высокую коррозионную стойкость и способность выдерживать огромные давления и нагрузки, — идеальный материал для изготовления глубоководных аппаратов.
Как правило, используют низко прочные и средне прочные сплавы хорошо сваривающиеся всеми видами сварки и обладающие удовлетворительной технологической пластичностью, такие как ПТ7М, ПТ-3В и др.
Машиностроение
В современной промышленности титановые сплавы используются главным образом в химическом, тяжелом, энергетическом и транспортном машиностроении, машиностроении для легкой, пищевой промышленности и в бытовых приборах.
Титановые сплавы используют для изготовления таких деталей, как шатуны, впускные и выпускные клапаны, коромысла клапанов и глушителей.
Наиболее целесообразно использовать титановые сплавы для деталей высоко нагруженных деталей; для несущей конструкции автомобилей рекомендованы сплавы средней прочности, для ходовой части – сплавы средней прочности и высокопрочные, для деталей двигателя – сплавы средней прочности и жаропрочные. Титановые сплавы применяются на объектах мировой тепловой и атомной энергетики с 1959 года.
Нефтегазовая промышленность
Титану много работы и в небе, и в космосе, и под водой, и даже под землей.
Одной из перспективных отраслей применения сплавов титана является глубокое и сверхглубокое бурение. Для добычи земных недр и для изучения глубоких слоев земной коры необходимо проникать на очень большие глубины – до 15-20 тысяч метров. Обычные буровые трубы будут рваться под собственной тяжестью уже на глубине нескольких тысяч метров. И только благодаря трубам из высокопрочных сплавов на основе титана можно достичь бурения действительно глубоких скважин.
В настоящее время титан успешно используется при разработке оборудования для освоения нефтегазовых месторождений на морских шельфах: глубоководные бурильные и добывающие установки; насосы; трубопроводы; теплообменное оборудование различного назначения; сосуды высокого давления и многое другое. По мнению специалистов, в глубоководной нефтедобыче титан и его сплавы должны стать одним из основных конструкционных материалов, поскольку имеют высокую коррозионную стойкость в морской воде.
Автомобилестроение
Инженеры при разработке новых конструкций автомобилей ставят перед собой задачу – снизить массу деталей автомобиля и тем самым улучшить движение самого авто. Например, общеизвестно, что за счет снижения массы деталей можно сократить расход топлива и количество выхлопных газов, а это, согласитесь, очень необходимо для современного мегаполиса.
В автомобилестроении титан используют в конструкциях клапанов, пружин, выхлопных систем, передаточных валов, болтов. Надежность деталей из титана была неоднократно проверена в течение многих лет на гоночных автомобилях.
Строительство
Строителям тоже нравится титан благодаря его свойствам. Отличная устойчивость к коррозии, прочность, легкий вес и долговечность обеспечивают самый длительный срок службы архитектурным деталям при любых погодных условиях и с минимальной необходимостью проведения ремонта. Уникальная и неповторимая отражательная способность титана не сравнима с любым другим металлом.
Он устойчив к загрязнениям городской атмосферы и морской среды, кислотным дождям, осадкам вулканической золы, промышленным выбросам и другим неблагоприятным атмосферным условиям. Титан не подвергается атмосферным влияниям и не обесцвечивается от ультрафиолетовых лучей. Также он обладает отличной устойчивостью к коррозии, которая может появиться в результате кислотных дождей и действия агрессивных газов. Все это является большим плюсом при использовании титана для строительства в крупных городах и промышленных областях.
Титан применяется для наружной обшивки зданий, изготовления кровельных материалов, облицовки колонн, софитов, карнизов, навесов, внутренней обшивки, легких крепежных приспособлений. Кроме того, титан используется в скульптуре и для изготовления памятников. Особенно непоскупились в СССР, установив в Москве два крупных монумента из титана в честь запуска первого искусственного спутника Земли и первого космонавта Ю.А.Гагарина.
Медицина
Титан имеет большую популярность в медицине: любят его ортопеды, кардиологи, стоматологи и даже нейрохирурги. Из титановых сплавов изготавливают
aviatitan.net
Российский титан завоевывает небо / Вооружения / Независимая газета
В год 7-й 8-го числа 7-го месяца компания Боинг представила миру свою новинку – самолет «Боинг-787», за которым уже выстроились в очередь более сорока крупнейших авиакомпаний мира. Но приоритет в приобретении нового суперлайнера будет у россиян. И это справедливо. Ведь, как ранее сообщил генеральный конструктор самолета Джим Моррис, ключевые элементы для «Боинг-787 Дримлайнер» (Boeing-787 Dreamliner) разрабатывались в Московском центре «Боинг», где трудятся 300 российских инженеров. По словам господина Морриса, российские инженеры проектировали элементы носовой части фюзеляжа, пилоны навески двигателей, а также переднюю кромку крыльев, предкрылки и элементы титановых конструкций шасси. Поставщиком же титановых элементов для конструкции «Боинг-787» стала российская компания «ВСМПО-АВИСМА». «Этот самолет на 10% своего веса состоит из российского титана», – подчеркнул господин Моррис. Иными словами, по титановым конструкциям он наполовину российский, так как общая доля этого металла в самолете достигает 20 процентов.
МНОГО ЗВАНЫХ, НО МАЛО ИЗБРАННЫХ
Многие страны имеют залежи минералов, содержащих титан, – Австралия, Канада, Индия, Норвегия, США, Украина, ЮАР. Однако, как говорится, много званых, но мало избранных. Далеко не во всех даже экономически развитых странах сумели освоить производство и технологию обработки этого самого легкого и одновременно самого прочного металла.
Титан открыли более 100 лет назад, но сам он не раскрылся человеку. Основная проблема его производства – степень очистки металла. Даже незначительные доли примеси делали его хрупким. Около века назад металл посчитали бесперспективным, и таковым он оставался примерно до середины 40-х годов двадцатого столетия. В 1948 году американцы выплавили первый промышленный титановый слиток. Российские металлурги, хотя и отстали на старте, но затем быстро догнали заокеанских конкурентов. Сегодня Россия и США стали партнерами в авиастроительной отрасли. Это произошло в немалой степени благодаря нашим передовым технологиям в обработке титана и изделий из его сплавов. Мы можем гордиться, что американские самолеты будут делать из российского титана. Производство и обработку этого металла с полным основанием можно отнести к нашим национальным достижениям. Огромная заслуга в этом принадлежит корпорации «ВСМПО-АВИСМА».
Любая история пишется языком своего времени. Время предприятия – это годы войны и противостояния политических систем, освоения космоса и конверсии оборонной промышленности и, наконец, вхождения в мировой рынок. Страницы летописи «ВСМПО-АВИСМА» открывают многие главы развития российской авиации и космонавтики.
Крупнейший в мире и практически единственный в России производитель титана – Верхнесалдинский металлургический завод, на базе которого была образована корпорация «ВСМПО-АВИСМА», дал первую плавку в 1933 году. Специалисты отмечали, что ввод в строй этого завода способствовал изменению технического уровня производства материалов для авиации. Но о титане в те годы не было и речи. В самолетостроении заканчивалась фанерно-тканая эпоха, начиналась алюминиевая, и созданное предприятие играло в ней ключевую роль, занимало особо ответственное положение в экономике страны. Завод производил из алюминия детали и полуфабрикаты, предназначенные для строительства моторов и цельнометаллических самолетов. Таковы были нужды СССР, и крылатый металл, как называли алюминий, выполнял задачи своего времени.
Военные годы подтвердили особый статус завода. Эвакуированный в 1941 году из Москвы на Урал, в Верхнюю Салду, он обеспечивал легкими сплавами военную авиацию и другие оборонные отрасли производства.
Другие времена ставят иные цели. Соперничество с американцами, прежде всего в военной сфере, способствовало разработке новых средств вооружения. В середине прошлого века на арену вышел титан.
Как известно, военные самолеты, ракеты, подводные лодки работают в экстремальных условиях и режимах. Кроме того, конструкторы новой авиатехники столкнулись с проблемой высоких температур обшивки корпуса. К конструкционным материалам летательных аппаратов сверхзвуковых скоростей предъявлялись более жесткие требования.
Незаменимым металлом для новой авиации и космонавтики стал титан, который обладает особыми свойствами: легкостью в сочетании с прочностью, исключительной коррозионной стойкостью, высоким уровнем специальных характеристик, хорошими технологическими и физическими свойствами. Сочетание этих ценных качеств делает титан уникальным материалом. Освоение его производства и обработки кардинально решило многие проблемы авиакосмической отрасли.
ИСТОРИЯ И СОВРЕМЕННОСТЬ
Верхнесалдинский металлургический завод сменил профиль в середине 50-х годов. По решению правительства здесь было организовано крупномасштабное промышленное производство продукции из титановых сплавов. В 1957 году был выплавлен первый слиток, а к концу семидесятых годов за счет реконструкции действующего производства и строительства новых цехов предприятие стало одним из крупнейших в мире производителей слитков и большинства видов проката из титановых сплавов. К концу 80-х годов завод вывел Россию в число мировых лидеров по производству этого металла.
К этому времени ВСМПО стало элитным подразделением военно-промышленного комплекса страны с мощным многопрофильным производством, оснащенным уникальным оборудованием. На него пришли трудиться высококвалифицированные научно-технические и рабочие кадры.
Завод приступил к выпуску проката: штамповок, листов, плиток, прутков, профилей, труб и слитков. Из алюминиевых сплавов начали делать крупногабаритные экструдированные панели и профили, штамповки. Половина всей продукции использовалась в гражданской и военной авиации.
ВСМПО стало основным поставщиком металла для большинства аэрокосмических проектов: пассажирских самолетов Ту-154, Ту-204, Ил-86, Ил-96, Ан-124, вертолетов семейства «Ми», военных самолетов марки «Су», «МиГ», «Ту». Титан быстро завоевал небо, а потом отправился в космос. Он использовался в строительстве ракетного комплекса «Энергия-Буран» и космического комплекса «Союз-Аполлон». Одновременно титан спустился в океанские пучины. Ему нашли применение в судостроительной отрасли, приступив к строительству атомных подводных лодок и другой оборонной техники.
В 90-х годах прошлого века Верхнесалдинский металлургический завод вышел на мировой рынок титана. Это была вынужденная мера сохранения уникального производства. В то смутное время заказы на титан от отечественных потребителей практически иссякли. Приходилось рассчитывать только на собственные силы. А сил у предприятия оказалось достаточно много, чтобы вступить в конкурентную борьбу на условиях уже сложившегося мирового рынка титана. Американские, японские, европейские авиастроители вначале настороженно отнеслись к новому производителю сверхпрочного металла. Однако их убедил высокий уровень развития российского производства. Войти в мировой авиационный и индустриальный рынок и занять там свою нишу удалось достаточно быстро.
Сегодня корпорация «ВСМПО-АВИСМА» – ведущий поставщик титановой продукции для таких мировых компаний, как Boeing, Airbus, Embraer, Goodrich, SNECMA, Rolls Roys, Pratt&Whitney и других. Корпорация поставляет титан предприятиям и других отраслей промышленности: химического машиностроения, энергетики, в том числе атомной, производства медицинских имплантатов.
На самом деле применение титана постоянно растет во всех сферах производства и повседневного быта. Чаще всего этот металл ассоциируется с ценными изделиями, такими как наручные часы, оправы для очков, спортивные товары и ювелирные изделия. В зависимости от непосредственного назначения он конкурирует с никелем, нержавеющей сталью и циркониевыми сплавами. Многообещающие признаки роста показывает автомобильный сектор. В системах подвесок, например, замена стальных пружин на титановые дает преимущество в виде уменьшения веса на 60%. Также титан применяют в производстве коленчатых валов, соединительных тяг и выхлопных систем. Электростанции и заводы по опреснению морской воды также являются важными областями для роста применения титана. Развивается производство титановых подложек для жестких дисков персональных компьютеров.
На российском рынке «ВСМПО-АВИСМА» полностью удовлетворяет потребности в титановой продукции авиационных, оборонных, машиностроительных предприятий. Корпорация остается надежным партнером более 1000 заказчиков в России и других странах СНГ. В числе заказчиков предприятия: «Сухой», КнААПО, НПК «Иркут», «Авиант», УМПО, «Салют», «Сатурн», ПМЗ, «Мотор Сич» и другие.
Корпорация «ВСМПО-АВИСМА» сертифицирована практически всеми мировыми производителями авиационно-космической техники. Это единственная в Российской Федерации компания, имеющая более 250 международных сертификатов качества.
РЕВОЛЮЦИЯ В АВИАСТРОЕНИИ
В настоящее время происходит принципиальная перестройка всей материаловедческой концепции формирования конструкции самолетов. Перед разработчиками авиатехники стоят задачи по снижению веса, расхода топлива и эксплуатационных затрат, увеличению дальности полета.
На дальние расстояния полет станет более комфортным, если рейс не транзитный, если люди не теряют время в промежуточных пунктах. Быстрее прибыть в пункт назначения на личные и деловые встречи – мечта каждого пассажира. Авиаперевозчики, пассажиры, летчики с нетерпением ожидают таких авиалайнеров, которые будут способны преодолевать маршруты протяженностью более 15 тысяч километров без посадок и дозаправок. Этого можно достичь, если авиатехника станет максимально эффективной в эксплуатации, точнее, сверхэкономичной.
В XXI веке эти задачи решают с помощью широкого использования композиционных материалов на основе углеволокна и титановых сплавов. Последние заменяют сталь и алюминиевые сплавы. Алюминий постепенно выводится из конструкций, поскольку активно взаимодействует с ними и коррозирует. Этим процессам не подвержен титан. Он увеличивает ресурс высоконагруженных деталей, а значит – и сроки эксплуатации самолетов. Титан обладает большими преимуществами перед другими металлами и материалами в весовой характеристике. А чем легче самолет, тем он экономичнее. В новых, буквально революционных, проектах летательных аппаратов американских и европейских авиастроителей доля титана возрастает в несколько раз.
Авиалайнер В787 Dreamliner компании Boeing – лидер нового поколения самолетов – самый экономичный, один из самых комфортных. Он будет иметь дальность полета, сопоставимую с дальностью современных широкофюзеляжных самолетов. Показатель потребления топлива у В787 на 20 процентов ниже, чем у самолетов подобного класса. И он на 20 процентов состоит из титана (для сравнения: этот показатель в В777 – девять процентов).
Корпорация «ВСМПО-АВИСМА» определена ведущим и единственным за пределами США поставщиком титана для этого самолета. В новом авиалайнере, впервые в истории американского самолетостроения, применен новый высокопрочный титановый сплав, разработанный за пределами страны. Это сплав VST 5553, созданный профессионалами ВСМПО. Из него изготавливаются десятки новых наименований штамповок. В их производстве у корпорации нет равных.
Уральская корпорация является также основным поставщиком титана для конкурента американской компании Boeing – европейской авиастроительной фирмы Airbus. Самолет этой компании А380 садится на шасси, в составе которого самая большая в мире горизонтальная балка, изготовленная из салдинской титановой штамповки. Таких крупногабаритных изделий больше никто делать не может. Высокое качество обеспечивается изготовлением их на модернизированном кузнечном оборудовании, самом мощном и современном в мире. В 2007 году начинается новая работа над проектом Airbus A350, для которого корпорация будет делать штамповки.
Надеждой российского авиапрома называют региональный самолет SuperJet100 компании «Гражданские самолеты «Сухого». Это первый самолет такого класса, созданный в XXI веке. Титана в нем немного, но он содержится в самых ответственных узлах авиалайнера. И титан этот – корпорации «ВСМПО-АВИСМА».
Сегодня уральская корпорация входит практически во все новые проекты мирового авиастроения, став ведущим поставщиком титана и помогая реализовать создателям самолетов их самые смелые мечты.
Свою продукцию в составе современных летательных аппаратов корпорация «ВСМПО-АВИСМА» продемонстрирует на «МАКС-2007» в подмосковном Жуковском. Наш глаз будет любоваться легкостью и грациозностью современных летательных аппаратов. Но уже невозможно применить к ним журналистский штамп «стальные птицы». Они все более становятся титановыми. А делает их такими – легкими и экономичными – продукция корпорации «ВСМПО-АВИСМА».
|
Прочность ракеты-носителя «Энергия» и орбитального корабля «Буран» была достигнута благодаря продукции Верхнесалдинского металлургического завода. |
Ка-50 «Черная акула» надежна и легка как титан, который приименяется при строительстве этого вертолета. |
Комментарии для элемента не найдены.
nvo.ng.ru
Применение титановых сплавов в авиационной промышленности
Alloy 718 / Inconel 718 / UNS N07718 /
Alloy 718 / Inconel 718 / UNS N07718 / 2.4668 Характеристики Inconel 718 Прокат Наименование сплава Основные спецификации Аналоги Лист, полоса, поковки, бесшовная труба, сварная труба, круг, плита Alloy
ПодробнееАЛЮМИНИЙ И СПЛАВЫ НА ЕГО ОСНОВЕ
Министерство образования и науки Российской Федерации Автономное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ
ПодробнееЛекция 12. Металлы и металлические изделия
Лекция 12 Металлы и металлические изделия Металлы кристаллические вещества, характеризующиеся высокими электро- и теплопроводностью, ковкостью, способностью хорошо отражать электромагнитные волны и другими
ПодробнееНовый литейный сплав ВКНА-1В
ВИАМ/1991-200868 Новый литейный сплав ВКНА-1В В.П. Бунтушкин Е.Н. Каблов О.А. Базылева Июнь 1991 Всероссийский институт авиационных материалов (ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ) крупнейшее российское государственное
ПодробнееОсновные планируемые результаты проекта
Аннотация проекта (ПНИЭР), выполняемого в рамках ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014 2020 годы» Номер Соглашения о предоставлении
ПодробнееОсновные легирующие добавки
Основные легирующие добавки Бронза это цветной сплав на основе меди, определяющей большую часть его характеристик. Производить и использовать бронзу для изделий различного назначения человек начал еще
ПодробнееСверхпрочный титановый сплав ВТ19
ВИАМ/2012-205980 Сверхпрочный титановый сплав ВТ19 А.И. Хорев доктор технических наук Январь 2012 Всероссийский институт авиационных материалов (ФГУП «ВИАМ» ГНЦ) крупнейшее российское государственное материаловедческое
ПодробнееОГЛАВЛЕНИЕ. Предисловие… 3
ОГЛАВЛЕНИЕ Предисловие…………………………………….. 3 Глава первая Понятие о специальных сталях и сплавах……………….. 4 1.1. Понятие о специальных сталях и сплавах, эффективность
ПодробнееУсть-Кутский промышленный техникум
Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение Усть-Кутский промышленный техникум Комплект контрольно-оценочных средств по учебной дисциплине Материаловедение для профессии 23.0.03
ПодробнееПояснительная записка
Пояснительная записка Специалист со средним профессиональным образованием должен обладать как теоретической, так и хорошей практической подготовкой, отвечающей требованиям современного быстро развивающегося
ПодробнееТИТАНОВЫЕ СПЛАВЫ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЕСТРОЕНИЯ
ТИТАНОВЫЕ СПЛАВЫ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЕСТРОЕНИЯ Н.А. Ночовная ПЕРСПЕКТИВЫ И ПРОБЛЕМЫ ПРИМЕНЕНИЯ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ Широкое применение титановых сплавов в конструкциях авиа- и ракетостроения началось в середине 60-х
ПодробнееКоцюба А.А. 1, Кондратьев А.В. 2
6-я техническая конференция Украинской организации международного общества по продвижению материалов и технологий SAMPE Сущность и содержание понятий эффективности в анализе перспективных объемов внедрения
ПодробнееAPPLYING OF NON-FERROUS METALS IN RAILWAY TRANSPORT
ПРИМЕНИЕ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ТРАНСПОРТЕ Колиева Лолита Владимировна Филиал Ростовского государственного университета путей сообщения в г. Минеральные Воды Минеральные Воды, Россия APPLYING
ПодробнееСОДЕРЖАНИЕ. Введение… 5
СОДЕРЖАНИЕ Введение…………………………………….. 5 Лабораторная работа 1 Механические свойства сплавов……………………. 8 1.1. Сплавы и их маркировка…………………… 8 1.2.
ПодробнееВсе об очках III. Оправы
Мы печатаем очередную часть материалов из учебного пособия Все об очках компании Hoya. Пособие содержит разделы: Оптическая система глаза, Основы геометрической оптики, Оправы и др. Материалы из этого
ПодробнееПаспортизация авиационных материалов
ВИАМ/1994-201676 Паспортизация авиационных материалов Е.Б. Качанов В.Ф. Беренсон Сентябрь 1994 Всероссийский институт авиационных материалов (ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ) крупнейшее российское государственное материаловедческое
ПодробнееТРУБОПРОВОДЫ ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ
Федеральное агентство по образованию РФ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Красноярский государственный технический университет Е.А. Бойко ТРУБОПРОВОДЫ ТЕПЛОВЫХ
ПодробнееПояснительная записка.
Пояснительная записка. Тема «Цветные металлы и сплавы» является довольно важной при подготовке квалифицированных рабочих по профессии сварщик. В результате изучения темы урока «Медь и ее сплавы» обучающиеся
Подробнее1.11.Диаграмма состояния 4-го рода.
Предисловие Введение Глава 1. Основы теории сплавов. 1.1.Строение вещества. 1.2.Кристаллическое строение металлов. 1.3.Основы строения сплавов. 1.4.Кристаллическое строение сплавов. 1.5.Принципы кристаллизации.
ПодробнееАтомные электрические станции
Атомные электрические станции ТЕМА 16. ТРУБОПРОВОДЫ АЭС_2009/2010 уч.г. 1 Основные вопросы Классификация трубопроводов АЭС Понятие условного и пробного давлений Материалы трубопроводов Характеристики главных
ПодробнееКонтрольная работа по материаловедению
Контрольная работа по материаловедению Вариант 1. 1. Опишите особенности и преимущества электродугового способа получения стали. белом чугуне, содержащем 5,4% углерода, при медленном его нагревании от
ПодробнееЦентральные кондиционеры
Центральные кондиционеры Компания «Керриер» принимает участие в программе по сертификации EUROVENT. Продукция компании внесена в Реестр по сертификации EUROVENT. СЕРИЯ 39HH Основные особенности конструкции
Подробнее1.11.Диаграмма состояния 4-го рода.
Предисловие ЧАСТЬ 1 Металлические авиационные материалы Глава 1. Основы теории сплавов 1.1.Атомы и связи между ними. 1.2.Кристаллическое строение металлов. 1.3.Основы строения сплавов. 1.4.Кристаллическое
ПодробнееЖаропрочный титановый сплав ВТ25
ВИАМ/1972-196097 Жаропрочный титановый сплав ВТ25 О.П. Солонина В.П. Кураева Ж.Д. Тхоревская Апрель 1972 Всероссийский институт авиационных материалов (ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ) крупнейшее российское государственное
Подробнееdocplayer.ru
Почему титан. Свойства и сферы применения титана. Титан в авиастроении
Титан – химический элемент IV группы 4 периода периодической системы Менделеева, атомный номер 22; прочный и легкий металл серебристо-белого цвета. Существует в следующих кристаллических модификациях: α-Ti с гексагональной плотноупакованной решеткой и β-Ti с кубической объемно-центрированной упаковкой.
Титан стал известен человеку всего около 200 лет назад. История его открытия связана с именами немецкого химика Клапрота и английского исследователя-любителя Мак-Грегора. В 1825 году И. Берцелиус первым сумел выделить чистый металлический титан, однако вплоть до XX века этот металл считался редким и поэтому непригодным для практического применения.
Однако к нашему времени установлено, что по распространенности титан занимает девятое место среди других химических элементов, а его массовая доля в земной коре составляет 0,6%. Титан содержится во многих минералах, чьи запасы исчисляются сотнями тысяч тонн. Значительные месторождения титановых руд находятся на территории России, Норвегии, США, на юге Африки, а в Австралии, Бразилии, Индии расположены удобные для добычи открытые россыпи титансодержащих песков.
Титан – легкий и пластичный металл серебристо-белого цвета, температура плавления 1660±20 C, температура кипения 3260 C, плотность двух модификаций и соответственно равна α-Ti — 4,505 (20 C) и β-Ti — 4,32 (900 C) г/см3. Титан отличается высокой механической прочностью, сохраняющейся даже при высоких температурах. Имеет высокую вязкость, что при его механической обработке требует нанесения специальных покрытий на режущий инструмент.
При обычной температуре поверхность титана покрывается пассивирующей оксидной пленкой, что делает титан коррозионностойким в большинстве сред (за исключением щелочной). Титановая стружка пожароопасна, а титановая пыль – взрывоопасна.
Титан не растворяется в разбавленных растворах многих кислот и щелочей (кроме плавиковой, ортофосфорной и концентрированной серной кислот), однако в присутствии комплексообразователей легко взаимодействует даже со слабыми кислотами.
При нагревании на воздухе до температуры 1200С титан загорается, образуя оксидные фазы переменного состава. Из растворов солей титана выпадает в осадок гидроксид титана, прокаливание которого позволяет получить диоксид титана.
При нагревании титан также взаимодействует с галогенами. В частности, так получают тетрахлорид титана. В результате восстановления тетрахлорида титана алюминием, кремнием, водородом и некоторыми другими восстановителями получают трихлорид и дихлорид титана. Титан взаимодействует с бромом и иодом.
При температуре более 400С титан вступает в реакцию с азотом, образуя нитрид титана. Титан взаимодействует и с углеродом с образованием карбида титана. При нагревании титан поглощает водород, при этом образуется гидрид титана, при повторном нагревании разлагающийся с выделением водорода.
Чаще всего в качестве исходного материала для производства титана выступает диоксид титана с небольшим количеством примесей. Это может быть как титановый шлак, получаемый при переработке ильменитовых концентратов, так и рутиловый концентрат, который получают при обогащении титановых руд.
Концентрат титановых руд подвергается пирометаллургической или сернокислотной переработке. Продуктом сернокислотной обработки становится порошок диоксида титана. При использовании пирометаллургического метода руда спекается с коксом и обрабатывается хлором с получением паров тетрахлорида титана, которые затем при 850С восстанавливаются магнием.
Полученная титановая «губка» переплавляется, расплав очищается от примесей. Для рафинирования титана применяется иодидный способ или электролиз. Титановые слитки получают путем дуговой, плазменной или электроннолучевой переработки.
Большая часть производства титана поступает на нужды авиационной и ракетной промышленности, а также морского судостроения. Титан используется как легирующая добавка к качественным сталям и в качестве раскислителя.
Из него изготовляют различные детали электровакуумных приборов, компрессоры и насосы для перекачки агрессивных сред, химические реакторы, опреснительные установки и многое другое оборудование и конструкции. Благодаря своей биологической безвредности титан является превосходным материалом для применения в пищевой и медицинской промышленности.
В периодической системе химический элемент титан обозначается, как Ti (Titanium) и располагается в побочной подгруппе IV группы, в 4 периоде под атомным номером 22. Это серебристо-белый твёрдый металл, который входит в состав большого количества минералов. Купить титан вы можете на нашем сайте.
Открыли титан в конце 18 века химики из Англии и Герма
zikov.ru
Металлы в авиастроении
Автор: редакционная статья
Категории: применение металлопродукции
Металлы в авиастроении
Металлы на службе самого быстрого вида транспорта.
В предыдущих статьях шла речь об эффективности и выгоде от использования алюминия в производстве транспорта, в том числе и авиационного.
А что же другие металлы?
Магний. Он нашел свое место в производстве современного самолета. Колеса и вилки шасси, передние кромки крыльев, детали сидений, корпусы приборов, различные рычаги и кожухи, двери кабин и фонари – и это далеко не весь перечень применения сплавов магния. В наши дни активно стали использовать магний для изготовки литых крыльев, литых створок люков шасси, которые легче по весу примерно на 25 % и дешевле сборных конструкций из деформируемых сплавов. Например, планер одного из американских истребителей был почти полностью изготовлен из сплавов на основе магния.
Данные литейные магниевые сплавы с редкоземельными присадками практически беспористы, и потому детали, выполненные из этих сплавов, мало подвержены растрескиванию.
Несмотря на то, что упругость магниевых сплавов меньше, чем упругость алюминиевых и железных сплавов, из-за малой плотности этот металл позволяет получать более жесткие и в то же время достаточно легкие конструкции.
В вертолетостроении магний используют для производства двигателей, в некоторых моделях доля магниевых деталей составляет по массе 23 %.
В ракетостроении наиболее популярны в применении сплавы с торием и цирконием. Они заслужили такую популярность благодаря повышенной прочности и жаропрочности. Присадка циркония позволяет улучшить пластичные свойства. В некоторых моделях такие сплавы составляли 25 % по массе.
Внедряют и специальные сплавы с цирконием, которые обладают важной способностью – гасить вибрации снарядов,
Если речь заходит о кратковременно работающих конструкциях, то и здесь при производстве вспоминают про магний, поскольку он благодаря своей высокой теплоемкости способен поглотить много тепла и не успеет перегреться за кратковременный полет.
Ракета “Фолкон” класса “воздух — возд
www.metaljournal.com.ua