एयरो-इंजन में टाइटेनियम मिश्र धातु का अनुप्रयोग

इंजन विमान का दिल है. इंजन के पंखे, उच्च दबाव कंप्रेसर डिस्क और ब्लेड जैसे घूमने वाले हिस्सों को न केवल भारी तनाव का सामना करना पड़ता है, बल्कि एक निश्चित डिग्री गर्मी प्रतिरोध भी होना चाहिए। ऐसी कार्य परिस्थितियाँ एल्युमीनियम के लिए बहुत गर्म और स्टील के लिए बहुत सघन होती हैं। टाइटेनियम सबसे अच्छा विकल्प है. टाइटेनियम में 300 ~ 650 डिग्री के तापमान पर अच्छा उच्च तापमान प्रतिरोध, रेंगना प्रतिरोध और ऑक्सीकरण प्रतिरोध होता है। साथ ही, इंजन का एक महत्वपूर्ण प्रदर्शन संकेतक थ्रस्ट-टू-वेट अनुपात है, जो इंजन द्वारा उत्पन्न थ्रस्ट और उसके द्रव्यमान का अनुपात है। शुरुआती इंजनों में थ्रस्ट-टू-वेट अनुपात 2:3 था, लेकिन अब यह 10 तक पहुंच सकता है। थ्रस्ट-टू-वेट अनुपात जितना अधिक होगा, इंजन का प्रदर्शन उतना ही बेहतर होगा। मूल निकल-आधारित उच्च तापमान मिश्र धातु के बजाय टाइटेनियम मिश्र धातु का उपयोग करने से इंजन के द्रव्यमान को कम किया जा सकता है और विमान इंजन के थ्रस्ट-टू-वेट अनुपात में काफी सुधार हो सकता है। विमान के इंजनों में टाइटेनियम का उपयोग तेजी से हो रहा है। उन्नत विदेशी एयरोस्पेस इंजनों में, उच्च तापमान वाले टाइटेनियम मिश्र धातु की मात्रा कुल इंजन द्रव्यमान का 25% से 40% होती है। उदाहरण के लिए, तीसरी पीढ़ी के इंजन F100 की टाइटेनियम मिश्र धातु सामग्री 25% है, और चौथी पीढ़ी के इंजन F119 की टाइटेनियम मिश्र धातु सामग्री 40% है।

एयरो-इंजन घटकों को अच्छी तात्कालिक ताकत, गर्मी प्रतिरोध, स्थायी ताकत, उच्च तापमान रेंगना प्रतिरोध और कमरे के तापमान से उच्च तापमान तक संरचनात्मक स्थिरता के लिए टाइटेनियम मिश्र धातुओं की आवश्यकता होती है। यद्यपि -प्रकार और निकट-प्रकार के टाइटेनियम मिश्र धातुओं में कमरे के तापमान से लेकर लगभग 300 डिग्री तक उच्च तन्यता ताकत होती है, उच्च तापमान पर मिश्र धातुओं की रेंगने की प्रतिरोधक क्षमता और गर्मी प्रतिरोधी स्थिरता तेजी से कम हो जाती है, इसलिए -प्रकार के टाइटेनियम मिश्र धातुओं का उपयोग दुर्लभ है। इस्तेमाल किया गया। विमान के इंजनों में उपयोग किया जाता है। अल्फा-प्रकार और निकट-- - प्रकार के टाइटेनियम मिश्र धातुओं में अच्छे रेंगने वाले गुण, स्थायित्व और वेल्डेबिलिटी होती है, और उच्च तापमान वाले वातावरण में उपयोग के लिए उपयुक्त होते हैं।

टाइटेनियम मिश्र धातु में न केवल अच्छे गर्म काम करने वाले गुण होते हैं, बल्कि मध्यम और उच्च तापमान वातावरण में भी अच्छे व्यापक गुण होते हैं। इसलिए, एयरोस्पेस इंजनों में -प्रकार, निकट- -प्रकार और - -प्रकार के टाइटेनियम मिश्र धातुओं का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।
वर्तमान में, एयरोस्पेस इंजनों में उपयोग किए जाने वाले उच्च तापमान वाले टाइटेनियम मिश्र धातुओं का अधिकतम ऑपरेटिंग तापमान 350 डिग्री से बढ़ाकर 600 डिग्री कर दिया गया है, जो उन्नत इंजनों की भौतिक आवश्यकताओं को पूरा कर सकता है। दुनिया भर के टाइटेनियम मिश्र धातु शोधकर्ताओं के आधी सदी के प्रयासों के बाद, Ti811 (Ti-8Al-1Mo-1V), Ti{7}}Al-2Zr -1मो-1वी, टीआई-2.25एएल-11एसएन-5जेडआर-1मो-0.25सी, टीआई{{ 18 . }.3Si, Ti-5Al-4Mo-4Cr-2Sn{35}}Zr, Ti-6Al-2Sn{ {38}Zr-6मो, Ti-6.2Al- 2.8Mo{44}}Nb-2Sn-2.1Zr{{48} }.3Cr, Ti-6Al-2.75Sn-4Zr{54}}Mo-0.45Si, Ti-5.8Al{59} }Sn -3.5 Zr-0.7Nb-0.5Mo{66}}.35Si-0.06C), आदि मिश्रधातु।
Ti811 (Ti-8Al-1Mo-1V) मिश्र धातु में कम घनत्व, उच्च लोचदार मापांक, उत्कृष्ट कंपन भिगोना प्रदर्शन, अच्छा तापीय स्थिरता, अच्छा वेल्डिंग प्रदर्शन और अच्छी फॉर्मेबिलिटी के फायदे हैं। . इसकी विशिष्ट कठोरता सभी औद्योगिक टाइटेनियम मिश्र धातुओं में सबसे अधिक है। का। झाओ योंगकिंग एट अल। हमने Ti811 मिश्र धातु की थर्मल स्थिरता और उच्च तापमान थकान प्रदर्शन पर गहन अध्ययन किया, और Ti811 मिश्र धातु के थर्मल स्थिरता प्रदर्शन पर सूक्ष्म संरचना और नमूना सतह स्थिति के प्रभाव का अध्ययन किया। नतीजे बताते हैं कि समान संरचना और दोहरी-अवस्था संरचना वाले Ti811 मिश्र धातु में अच्छी तापीय स्थिरता है; सुई जैसी संरचना का अस्तित्व Ti811 मिश्र धातु की तापीय स्थिरता को कम कर देता है। इसके अलावा, अध्ययनों से पता चला है कि जब Ti811 मिश्र धातु को 425 डिग्री पर गर्म किया जाता है, तो सतह ऑक्साइड परत और एक्सपोज़र समय का मिश्र धातु की थर्मल स्थिरता पर कोई महत्वपूर्ण प्रभाव नहीं पड़ता है।

350 डिग्री और 500 डिग्री के उच्च तापमान पर, बढ़ते तापमान के साथ Ti811 मिश्र धातु की झल्लाहट थकान संवेदनशीलता बढ़ जाती है। उच्च तापमान पर Ti811 मिश्र धातु की FF विफलता को प्रभावित करने वाला क्रीप एक महत्वपूर्ण कारक है। विस्थापन आयाम में परिवर्तन थकान को प्रभावित करता है। एफएफ प्रक्रिया के दौरान तनाव कारकों और घिसाव की भूमिका और तंत्र।

वर्तमान में व्यावहारिक गर्मी प्रतिरोधी टाइटेनियम मिश्र धातु Ti1100 और IMI834 हैं, जिनका उपयोग क्रमशः EJ2000 और 55-712 संशोधित इंजनों में किया गया है। "टाइटेनियम आग" दुर्घटनाओं की घटना के कारण, ज्वाला-मंदक टाइटेनियम मिश्र धातुओं ने अधिक से अधिक ध्यान आकर्षित किया है। संयुक्त राज्य अमेरिका, रूस और अन्य देशों ने अच्छे ज्वाला मंदक गुणों वाले नए टाइटेनियम मिश्र धातु विकसित किए हैं। मिश्र धातु सी संयुक्त राज्य अमेरिका में प्रैट एंड व्हिटनी द्वारा विकसित एक उच्च शक्ति लौ-मंदक टाइटेनियम मिश्र धातु है। इसका उपयोग F119 इंजन के लिए वेक्टर नोजल घटक के रूप में किया गया है। मिश्र धातु की नाममात्र संरचना Ti-35V-15Cr (द्रव्यमान अंश,%) है, और मिश्र धातु में बड़ी मात्रा में महंगी धातु वैनेडियम होती है। , इस तथ्य के साथ कि मिश्र धातु-सी मिश्र धातु सिल्लियों की गर्म विरूपण प्रक्रिया के लिए कुछ विशेष उपकरणों के उपयोग की आवश्यकता होती है, जिससे सामग्री की कीमत और बढ़ जाती है। रूस ने कम लागत वाले Ti-Cu मिश्र धातुओं पर शोध किया है और BT25 और BT36 मिश्र धातुओं की सूचना दी है। चीनी वैज्ञानिक शोधकर्ताओं ने इंजनों के लिए टाइटेनियम मिश्र धातुओं पर प्रारंभिक शोध कार्य का एक व्यवस्थित सारांश और प्रासंगिक मूल्यांकन किया है।