Paduan aluminium untuk tangki bahan bakar roket
Bahan struktural berkaitan erat dengan serangkaian masalah seperti desain struktur badan roket, teknologi manufaktur dan pemrosesan, teknologi persiapan bahan, dan ekonomi, dan merupakan kunci untuk menentukan kualitas lepas landas dan kapasitas muatan roket. Menurut proses pengembangan sistem materialnya, proses pengembangan material tangki bahan bakar roket dapat dibagi menjadi empat generasi. Generasi pertama adalah paduan aluminium seri 5, yaitu paduan Al-Mg. Paduan yang mewakili adalah paduan 5A06 dan 5A03. Mereka digunakan untuk memproduksi struktur tangki bahan bakar roket P-2 pada akhir tahun 1950an dan masih digunakan sampai sekarang. Paduan 5A06 mengandung 5,8% Mg hingga 6,8% Mg, 5A03 merupakan paduan Al-Mg-Mn-Si. Generasi kedua adalah paduan seri 2 berbasis Al-Cu. Tangki penyimpanan kendaraan peluncuran seri Long March Tiongkok terbuat dari paduan 2A14, yang merupakan paduan Al-Cu-Mg-Mn-Si. dari tahun 1970-an hingga sekarang, Tiongkok mulai menggunakan tangki penyimpanan pabrikan paduan 2219, yang merupakan paduan Al-Cu-Mn-V-Zr-Ti, yang banyak digunakan dalam pembuatan berbagai tangki penyimpanan kendaraan peluncuran. Pada saat yang sama, ia juga banyak digunakan dalam struktur tangki bahan bakar suhu rendah peluncuran senjata, yang merupakan paduan dengan kinerja suhu rendah yang sangat baik dan kinerja komprehensif.
Paduan aluminium untuk struktur kabin
Sejak berkembangnya kendaraan peluncuran di China pada tahun 1960-an hingga saat ini, paduan aluminium untuk struktur kabin kendaraan peluncuran didominasi oleh paduan generasi pertama dan generasi kedua yang diwakili oleh 2A12 dan 7A09, sedangkan di luar negeri telah memasuki generasi keempat. paduan aluminium struktural kabin (paduan 7055 dan paduan 7085), banyak digunakan karena sifat kekuatannya yang tinggi, sensitivitas pendinginan yang rendah, dan sensitivitas takik. 7055 adalah paduan Al-Zn-Mg-Cu-Zr, dan 7085 juga merupakan paduan Al-Zn-Mg-Cu-Zr, tetapi kandungan pengotor Fe dan Si sangat rendah, dan kandungan Zn tinggi yaitu 7,0% ~8,0%. Paduan Al-Li generasi ketiga yang diwakili oleh 2A97, 1460, dll. telah diterapkan di industri dirgantara asing karena kekuatannya yang tinggi, modulusnya yang tinggi, dan perpanjangannya yang tinggi.
Komposit matriks aluminium yang diperkuat partikel memiliki keunggulan modulus tinggi dan kekuatan tinggi, dan dapat digunakan untuk menggantikan paduan 7A09 untuk memproduksi stringer kabin semi-monocoque. Institut Penelitian Logam, Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok, Institut Teknologi Harbin, Universitas Shanghai Jiaotong, dll. telah melakukan banyak pekerjaan dalam penelitian dan persiapan komposit matriks aluminium yang diperkuat partikel, dengan pencapaian yang luar biasa.
Paduan Al-Li digunakan di luar angkasa
Aplikasi yang paling sukses pada kendaraan luar angkasa asing adalah paduan Weldalite Al-Li yang dikembangkan oleh Constellium dan Quebec RDC, termasuk Paduan 2195, 2196, 2098, 2198, dan 2050. Paduan 2195: Al-4.0Cu-1.0Li-0.4Mg-0.4Ag-0.1Zr, yang merupakan paduan Al-Li pertama yang berhasil dikomersialkan untuk pembuatan tangki penyimpanan bahan bakar suhu rendah untuk peluncuran roket. Paduan 2196: Al-2.8Cu-1.6Li-0.4Mg-0.4Ag-0.1Zr, kepadatan rendah, kekuatan tinggi, ketangguhan patah tinggi, awalnya dikembangkan untuk profil rangka panel surya Hubble, sekarang banyak digunakan untuk mengekstrusi profil pesawat. Paduan 2098: Al-3.5 Cu-1.1Li-0.4Mg-0.4Ag-0.1Zr, awalnya dikembangkan untuk pembuatan badan pesawat HSCT, karena kekuatan lelahnya yang tinggi, sekarang digunakan di badan pesawat tempur F16 dan tangki bahan bakar peluncuran pesawat ruang angkasa Falcon . Paduan 2198: Al-3.2Cu-0.9Li-0.4Mg-0.4Ag-0.1Zr, digunakan untuk menggulung lembaran pesawat komersial. Paduan 2050: Al-3.5Cu-1.0Li-0.4Mg- 0.4Ag-0.4Mn-0.1Zr, digunakan untuk memproduksi pelat tebal untuk menggantikan pelat tebal paduan 7050-T7451 untuk pembuatan struktur pesawat komersial atau komponen peluncuran roket. Dibandingkan dengan paduan 2195, kandungan Cu+Mn pada paduan 2050 relatif rendah untuk mengurangi sensitivitas pendinginan dan mempertahankan sifat mekanik yang tinggi dari pelat tebal, kekuatan spesifik 4% lebih tinggi, modulus spesifik 9% lebih tinggi, dan ketangguhan patah ditingkatkan dengan ketahanan retak korosi tegangan tinggi dan ketahanan pertumbuhan retak lelah yang tinggi, serta stabilitas suhu tinggi.
Penelitian Tiongkok tentang penempaan cincin yang digunakan dalam struktur roket
Basis manufaktur kendaraan peluncuran Tiongkok terletak di Zona Pengembangan Ekonomi dan Teknologi Tianjin. Ini terdiri dari area penelitian dan produksi roket, area industri aplikasi teknologi dirgantara dan area pendukung tambahan. Ini mengintegrasikan produksi komponen roket, perakitan komponen, pengujian perakitan akhir.
Tangki penyimpanan propelan roket dibentuk dengan menghubungkan silinder-silinder dengan panjang 2m sampai 5m. Tangki penyimpanan terbuat dari paduan aluminium, sehingga perlu disambung dan diperkuat dengan cincin tempa paduan aluminium. Selain itu, konektor, cincin transisi, kerangka transisi, dan bagian lain dari pesawat ruang angkasa seperti kendaraan peluncuran dan stasiun luar angkasa juga perlu menggunakan cincin penghubung tempa, jadi cincin tempa adalah jenis penghubung dan bagian struktural yang sangat penting. Southwest Aluminium (Group) Co., Ltd., Northeast Light Alloy Co., Ltd., dan Northwest Aluminium Co., Ltd. telah melakukan banyak pekerjaan dalam penelitian dan pengembangan, pembuatan dan pemrosesan cincin tempa.
Pada tahun 2007, Southwest Aluminium mengatasi kesulitan teknis seperti pengecoran skala besar, penempaan pembukaan billet, penggulungan cincin, dan deformasi dingin, dan mengembangkan cincin penempaan paduan aluminium dengan diameter 5m. Teknologi penempaan inti asli mengisi kesenjangan domestik dan berhasil diterapkan pada Long March-5B. Pada tahun 2015, Southwest Aluminium mengembangkan cincin tempa keseluruhan paduan aluminium super besar pertama dengan diameter 9m, yang memecahkan rekor dunia. Pada tahun 2016, Southwest Aluminium berhasil menaklukkan sejumlah teknologi inti utama seperti rolling forming dan perlakuan panas, serta mengembangkan cincin tempa paduan aluminium super besar dengan diameter 10m, yang mencetak rekor dunia baru dan memecahkan masalah teknis utama yang utama. untuk pengembangan kendaraan peluncuran tugas berat Tiongkok.
Diedit oleh May Jiang dari MAT Aluminium
Waktu posting: 01 Des-2023
