Milliseid titaani hindeid kasutatakse kosmoses

Lennundussektoris on titaansulamid muutunud asendamatuks võtmematerjaliks nende ainulaadsete füüsikaliste ja keemiliste omaduste tõttu, nagu väike tihedus, kõrge tugevus, korrosioonikindlus ja kõrge temperatuuriga vastupidavus. Alates hävituslennukite keredest kuni satelliitklambriteni, alates raketimootori turbiini labadest kuni mehitatud kosmoselaevakajutites, kasutatakse titaansulameid kogu kosmoseseadme igas aspektis.

Kaubanduslikult puhas titaan

Kaubanduslikult puhas titaan (CP seeria) on üks varasemaid titaansulameid, mida kasutatakse kosmoses. See koosneb peamiselt kuusnurksest tihedalt pakitud (HCP) faasist koos väikese faasiga. Tõmbetugevuse põhjal jaguneb kaubanduslikult puhas titaan neljaks klassiooniks: G1, G2, G3 ja G4. Kõrgemad hinded näitavad kõrgemaid hapniku kontsentratsioone, mis soodustavad vahelduvat tahke lahuse tugevnemist ja seega suuremat tugevust. Kaubanduslikult puhas titaan on suurepärane korrosioonikindlus ja keevitatavus, kuid suhteliselt madal tugevus. Seetõttu kasutatakse seda peamiselt mittekoormatud komponentide, näiteks õhukütte torude tootmisel tiibu otsaservade jäätõrjesüsteemide, salongi keskkonnakontrolli süsteemi torustikku, hüdraulilise torustiku ning mitmesuguste klammerdamise ja tugiseadmete tootmisel.

Alfa titaansulamid

Alfa titaansulamid suurendavad nende tugevust ja soojustakistust, lisades alfa-stabiliseerivad elemendid (näiteks alumiinium) ja neutraalsed legeerivad elemendid (näiteks tina). Ti-5Al-2.5Sn ELI (Elite Life inertsiaalne) on üks levinumaid alfa-titaansulameid, mida kasutatakse lennundusrakendustes. Vähendades tavapärase Ti-5Al-2,5Sn interstitsiaalse elemendi sisaldust, parandab see märkimisväärselt selle tugevust ja sitkust äärmiselt madalatel temperatuuridel. See sulam säilitab hea sitkuse ja madala soojusjuhtivuse isegi nii madalatel temperatuuridel kui 20 000 (-250 kraadi), muutes selle laialdaselt kasutatavaks krüogeensetes veresoontes, krüogeensetes torustikes ja komponentides, näiteks vedela raketimootori turbofuel pumba pumpajatel.

Alfa-titaansulamid

Alpha titaansulamid ei ole nii tugevad kui toatemperatuuril alfa+beeta- või beetasulamid, kuid neil on parem kõrge temperatuuriga hiiliv vastupidavus. Need sulamid sisaldavad peamiselt alumiiniumi, tina ja tsirkooniumi koos väikese koguse madala difusiooniga beeta-stabiliseerivate elementide (näiteks molübdeeni või nioobiumiga), võimaldades neil säilitada kõrgel temperatuuril piisavat tugevust.

+ Titaansulamid

+ Titaansulamid on vaieldamatult kõige laialdasemalt kasutatavad titaansulamid. Need sisaldavad suuremat beetaversiooni sisaldust, võimaldades kuumtöötluse kaudu veelgi suuremat tugevust. Nende hulgas on Ti-6Al-4V (TC4/GR5) kõige esinduslikum + titaansulam, moodustades üle 60% lennunduses kasutatavast titaanist. Sellel sulamil on suurepärased üldised omadused, sealhulgas suure tugevuse, hea keevitatavuse ja vormitavuse, muutes selle laialdaselt kasutamiseks sellistes võtmekomponentides nagu kereraamid, mootori ventilaatori labad ja maandumisvarustus. Lisaks kasutatakse nende suurepäraste omaduste tõttu laialdaselt ka selliseid sulameid nagu Ti-6Al-2SN-2ZR-2M-2MO-2CR-2CR-0.2SI (6-2-2-2-2-2S).

-Titaniumsulamid

-Titaniumsulamitel on suurepärased külmad moodustamisvõimalused ja neid saab kuumtöödeldud, et saavutada äärmiselt kõrge tugevus. Neid sulameid kasutatakse peamiselt kosmosekonstruktsioonikomponentides, millel on suure tugevuse nõuded, näiteks õhusõidukite maandumisvahendite komponendid. Näiteks TI-10V-2FE-3Al (TB6), kõrgpikkune, kõrgtugevus lähedane titaansulam, uhkeldab kõrge spetsiifilise tugevuse, suurepärase luumurdude vastupidavusega ja suure läbimõõduga, muutes selle sobivaks konstruktsiooni komponentide valmistamiseks, millel on kõrge tugevus ja murdumisvajadus. Lisaks kasutatakse kosmoseväljas ka selliseid sulameid nagu TI-15V-3CR-3Al-3SN (T15-3-3-3), kuna nende suurepärase veeremise ja külma vormitavuse tõttu.

Titaan-alumiiniumsulamid

Titaan-alumiiniumsulamid on sulamid, mis sisaldavad mitmesuguseid metallidevahelisi ühendeid ja millel on parem kõrge temperatuuriga resistentsus võrreldes alfa-peaaegu titaansulamitega. Tiaalsulamid on eriti kuumakindlad, mis on võimelised töötama temperatuuridel kuni 725 kraadi. Neid sulameid kasutatakse kõrge temperatuuriga komponentides, näiteks B-747 lennukimootori madala rõhuga turbiini rootori labades, parandades märkimisväärselt mootori jõudlust ja tõhusust.

Alates kaubanduslikult puhtast titaanist kuni titaan-alumiiniumsulamiteni kasutatakse kosmoseväljal mitmesuguseid titaansulami hindeid, millest igaühel on oma ainulaadsed omadused ja rakendused. Lennunduse tehnoloogia pideva edenemisega kasvab ka titaansulamite jõudlusnõuded. Materjaliteaduse ja tootmistehnoloogia edusammudega tulevikus laienevad ja täiustavad titaansulamite mitmekesisust ja jõudlust, pakkudes veelgi kindlamat materiaalset tuge kosmoseseadmete arendamiseks.