Lega di alluminio per serbatoio carburante per razzi
I materiali strutturali sono strettamente correlati a una serie di questioni come la progettazione della struttura del corpo del razzo, la tecnologia di produzione e lavorazione, la tecnologia di preparazione dei materiali e l'economia, e sono la chiave per determinare la qualità di decollo del razzo e la capacità di carico utile. Secondo il processo di sviluppo del sistema dei materiali, il processo di sviluppo dei materiali del serbatoio del carburante per missili può essere suddiviso in quattro generazioni. La prima generazione è costituita dalle leghe di alluminio della serie 5, ovvero le leghe Al-Mg. Le leghe rappresentative sono le leghe 5A06 e 5A03. Sono stati utilizzati per produrre strutture di serbatoi di carburante per razzi P-2 alla fine degli anni '50 e sono ancora utilizzati oggi. Leghe 5A06 contenenti dal 5,8% di Mg al 6,8% di Mg, 5A03 è una lega Al-Mg-Mn-Si. La seconda generazione è costituita dalle leghe della serie 2 a base di Al-Cu. I serbatoi di stoccaggio della serie cinese di veicoli di lancio Lunga Marcia sono realizzati in leghe 2A14, che sono una lega Al-Cu-Mg-Mn-Si. dagli anni '70 ad oggi, la Cina ha iniziato a utilizzare il serbatoio di stoccaggio per la produzione di lega 2219, che è una lega Al-Cu-Mn-V-Zr-Ti, ampiamente utilizzata nella produzione di vari serbatoi di stoccaggio per veicoli di lancio. Allo stesso tempo, è anche ampiamente utilizzato nella struttura dei serbatoi di carburante a bassa temperatura per il lancio di armi, che è una lega con eccellenti prestazioni a bassa temperatura e prestazioni complete.
Lega di alluminio per struttura cabina
Dallo sviluppo dei veicoli di lancio in Cina negli anni '60 fino ad oggi, le leghe di alluminio per la struttura delle cabine dei veicoli di lancio sono dominate dalle leghe di prima generazione e di seconda generazione rappresentate da 2A12 e 7A09, mentre i paesi esteri sono entrati nella quarta generazione di leghe di alluminio strutturali per cabine (lega 7055 e lega 7085), sono ampiamente utilizzate per le loro proprietà di elevata resistenza, bassa sensibilità al raffreddamento e sensibilità all'intaglio. 7055 è una lega Al-Zn-Mg-Cu-Zr e 7085 è anche una lega Al-Zn-Mg-Cu-Zr, ma il suo contenuto di impurità Fe e Si è molto basso e il contenuto di Zn è elevato al 7,0% ~8,0%. Le leghe Al-Li di terza generazione rappresentate da 2A97, 1460, ecc. sono state applicate nelle industrie aerospaziali straniere grazie alla loro elevata resistenza, alto modulo ed elevato allungamento.
I compositi a matrice di alluminio rinforzati con particelle presentano i vantaggi di un modulo elevato e di un'elevata resistenza e possono essere utilizzati per sostituire le leghe 7A09 per produrre traverse della cabina semi-monoscocca. L'Istituto di ricerca sui metalli, l'Accademia cinese delle scienze, l'Istituto di tecnologia di Harbin, l'Università Jiaotong di Shanghai, ecc. hanno svolto molto lavoro nella ricerca e nella preparazione di compositi a matrice di alluminio rinforzati con particelle, con risultati notevoli.
Leghe Al-Li utilizzate nel settore aerospaziale straniero
L'applicazione di maggior successo sui veicoli aerospaziali stranieri è la lega Weldalite Al-Li sviluppata da Constellium e dal Quebec RDC, comprese le leghe 2195, 2196, 2098, 2198 e 2050. Lega 2195: Al-4.0Cu-1.0Li-0.4Mg-0.4Ag-0.1Zr, che è la prima lega Al-Li ad essere commercializzata con successo per la produzione di serbatoi di stoccaggio di carburante a bassa temperatura per lanci di razzi. Lega 2196: Al-2.8Cu-1.6Li-0.4Mg-0.4Ag-0.1Zr, bassa densità, alta resistenza, elevata tenacità alla frattura, originariamente sviluppata per i profili dei telai dei pannelli solari Hubble, ora utilizzata principalmente per l'estrusione di profili di aeromobili. Lega 2098: Al-3.5 Cu-1.1Li-0.4Mg-0.4Ag-0.1Zr, originariamente sviluppata per la produzione della fusoliera HSCT, a causa della sua elevata resistenza alla fatica, è ora utilizzata nella fusoliera del caccia F16 e nel serbatoio del carburante di lancio del veicolo spaziale Falcon . Lega 2198: Al-3.2Cu-0.9Li-0.4Mg-0.4Ag-0.1Zr, utilizzata per la laminazione di lamiere di aerei commerciali. Lega 2050: Al-3.5Cu-1.0Li-0.4Mg- 0.4Ag-0.4Mn-0.1Zr, utilizzata per produrre piastre spesse per sostituire le piastre spesse in lega 7050-T7451 per la fabbricazione di strutture di aerei commerciali o componenti di lancio di razzi. Rispetto alla lega 2195, il contenuto di Cu+Mn della lega 2050 è relativamente basso per ridurre la sensibilità al raffreddamento e mantenere le elevate proprietà meccaniche della piastra spessa, la resistenza specifica è superiore del 4%, il modulo specifico è superiore del 9%, e la tenacità alla frattura è aumentata con un'elevata resistenza alla rottura per tensocorrosione e un'elevata resistenza alla crescita di crepe per fatica, nonché stabilità alle alte temperature.
La ricerca cinese sulla forgiatura degli anelli utilizzati nelle strutture dei razzi
La base di produzione cinese dei veicoli di lancio si trova nella zona di sviluppo economico e tecnologico di Tianjin. È composto da un'area di ricerca e produzione di razzi, un'area industriale di applicazione della tecnologia aerospaziale e un'area di supporto ausiliario. Integra la produzione di parti di razzi, l'assemblaggio di componenti, i test di assemblaggio finale.
Il serbatoio di stoccaggio del propellente del razzo è formato collegando cilindri con una lunghezza compresa tra 2 e 5 metri. I serbatoi di stoccaggio sono realizzati in lega di alluminio, quindi necessitano di essere collegati e rinforzati con anelli di forgiatura in lega di alluminio. Inoltre, anche connettori, anelli di transizione, telai di transizione e altre parti di veicoli spaziali come veicoli di lancio e stazioni spaziali devono utilizzare anelli di forgiatura di collegamento, quindi gli anelli di forgiatura sono un tipo molto critico di parti di collegamento e strutturali. Southwest Aluminium (Group) Co., Ltd., Northeast Light Alloy Co., Ltd. e Northwest Aluminium Co., Ltd. hanno svolto molto lavoro nella ricerca e sviluppo, produzione e lavorazione di anelli per forgiatura.
Nel 2007, Southwest Aluminium ha superato difficoltà tecniche quali la fusione su larga scala, l'apertura della billetta di forgiatura, la laminazione dell'anello e la deformazione a freddo e ha sviluppato un anello di forgiatura in lega di alluminio con un diametro di 5 m. La tecnologia originale di forgiatura del nucleo ha colmato il divario domestico ed è stata applicata con successo al Long March-5B. Nel 2015, Southwest Aluminium ha sviluppato il primo anello di forgiatura complessivo in lega di alluminio di grandi dimensioni con un diametro di 9 m, stabilendo un record mondiale. Nel 2016, Southwest Aluminium ha conquistato con successo una serie di tecnologie chiave come la formatura a rulli e il trattamento termico e ha sviluppato un anello di forgiatura in lega di alluminio super-grande con un diametro di 10 m, che ha stabilito un nuovo record mondiale e risolto un importante problema tecnico chiave per lo sviluppo del veicolo di lancio pesante cinese.
A cura di May Jiang di MAT Aluminium
Orario di pubblicazione: 01-dic-2023
