Lega di alluminio per serbatoio di carburante per razzi
I materiali strutturali sono strettamente correlati a una serie di aspetti quali 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 del decollo e la capacità di carico utile del razzo. In base al processo di sviluppo del sistema di materiali, il processo di sviluppo dei materiali per i serbatoi di carburante per razzi può essere suddiviso in quattro generazioni. La prima generazione è quella delle leghe di alluminio della serie 5, ovvero leghe Al-Mg. Le leghe rappresentative sono le leghe 5A06 e 5A03. Sono state utilizzate per produrre le strutture dei serbatoi di carburante dei razzi P-2 alla fine degli anni '50 e sono ancora utilizzate oggi. Le leghe 5A06 contengono dal 5,8% al 6,8% di Mg, la 5A03 è una lega Al-Mg-Mn-Si. La seconda generazione è quella delle leghe della serie 2 a base di Al-Cu. I serbatoi di stoccaggio dei lanciatori cinesi della serie Lunga Marcia sono realizzati in leghe 2A14, una lega Al-Cu-Mg-Mn-Si. Dagli anni '70 ad oggi, la Cina ha iniziato a utilizzare la lega 2219 per la produzione di serbatoi di stoccaggio. Si tratta di una lega Al-Cu-Mn-V-Zr-Ti, ampiamente utilizzata nella produzione di vari serbatoi per veicoli di lancio. Allo stesso tempo, è anche ampiamente utilizzata nella struttura dei serbatoi di carburante a bassa temperatura per i lanci di armi, una lega con eccellenti prestazioni a bassa temperatura e prestazioni complete.
Lega di alluminio per la struttura della cabina
Dallo sviluppo dei lanciatori in Cina negli anni '60 fino ad oggi, le leghe di alluminio per la struttura della cabina dei lanciatori sono dominate dalle leghe di prima e seconda generazione rappresentate da 2A12 e 7A09, mentre i paesi stranieri hanno introdotto la quarta generazione di leghe di alluminio strutturali per cabine (lega 7055 e lega 7085), ampiamente utilizzate per le loro proprietà di elevata resistenza, bassa sensibilità alla tempra e sensibilità all'intaglio. 7055 è una lega Al-Zn-Mg-Cu-Zr e 7085 è anch'essa 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, dal 7,0% all'8,0%. Le leghe Al-Li di terza generazione rappresentate da 2A97, 1460, ecc. sono state applicate nell'industria aerospaziale straniera per la loro elevata resistenza, alto modulo ed elevato allungamento.
I compositi a matrice di alluminio rinforzati con particelle presentano i vantaggi di un elevato modulo elastico e di un'elevata resistenza, e possono essere utilizzati per sostituire le leghe 7A09 nella produzione di longheroni di cabina semi-monoscocca. L'Istituto di Ricerca sui Metalli, l'Accademia Cinese delle Scienze, l'Istituto di Tecnologia di Harbin, la Shanghai Jiaotong University, ecc. hanno svolto un notevole lavoro nella ricerca e nella preparazione di compositi a matrice di alluminio rinforzati con particelle, ottenendo risultati notevoli.
Leghe Al-Li utilizzate nell'industria aerospaziale estera
L'applicazione di maggior successo sui veicoli aerospaziali esteri è la lega Al-Li Weldalite sviluppata da Constellium e dal Quebec RDC, che comprende 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 del carburante a bassa temperatura per i lanci di razzi. Lega 2196: Al-2.8Cu-1.6Li-0.4Mg-0.4Ag-0.1Zr, bassa densità, elevata resistenza, elevata tenacità alla frattura, originariamente sviluppata per i profili del telaio dei pannelli solari Hubble, ora utilizzata principalmente per l'estrusione di profili per aeromobili. Lega 2098: Al-3.5Cu-1.1Li-0.4Mg-0.4Ag-0.1Zr, originariamente sviluppata per la fabbricazione della fusoliera HSCT, grazie alla sua elevata resistenza alla fatica, ora è utilizzata nella fusoliera del caccia F16 e nel serbatoio del carburante del veicolo spaziale Falcon. Lega 2198: Al-3.2Cu-0.9Li-0.4Mg-0.4Ag-0.1Zr, utilizzata per la laminazione di lamiere per aeromobili commerciali. Lega 2050: Al-3.5Cu-1.0Li-0.4Mg-0.4Ag-0.4Mn-0.1Zr, utilizzata per produrre piastre spesse in sostituzione delle piastre spesse in lega 7050-T7451 per la fabbricazione di strutture per aeromobili commerciali o componenti per il lancio di razzi. Rispetto alla lega 2195, il contenuto di Cu+Mn della lega 2050 è relativamente basso per ridurre la sensibilità alla tempra 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 elevata resistenza alla criccatura da corrosione sotto sforzo e elevata resistenza alla crescita delle cricche da fatica, nonché stabilità alle alte temperature.
La ricerca cinese sulla forgiatura di anelli utilizzati nelle strutture missilistiche
La base di produzione cinese di lanciatori si trova nella Zona di Sviluppo Economico e Tecnologico di Tianjin. È composta da un'area di ricerca e produzione di razzi, un'area per l'industria delle applicazioni tecnologiche aerospaziali e un'area di supporto ausiliario. Integra la produzione di componenti di razzi, l'assemblaggio dei componenti e i test di assemblaggio finale.
Il serbatoio di stoccaggio del propellente per razzi è formato da cilindri di collegamento con una lunghezza compresa tra 2 e 5 metri. I serbatoi di stoccaggio sono realizzati in lega di alluminio, quindi devono essere collegati e rinforzati con anelli di forgiatura in lega di alluminio. Inoltre, connettori, anelli di transizione, telai di transizione e altre parti di veicoli spaziali come lanciatori e stazioni spaziali necessitano anche di anelli di collegamento forgiati, quindi gli anelli di forgiatura sono un tipo di elemento di collegamento e strutturale molto critico. Southwest Aluminum (Group) Co., Ltd., Northeast Light Alloy Co., Ltd. e Northwest Aluminum Co., Ltd. hanno svolto un notevole lavoro nella ricerca e sviluppo, nella produzione e nella lavorazione di anelli di forgiatura.
Nel 2007, Southwest Aluminum ha superato difficoltà tecniche come la fusione su larga scala, la forgiatura dell'apertura delle billette, la laminazione ad 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 di forgiatura del nucleo originale ha colmato la lacuna nazionale ed è stata applicata con successo al Long March-5B. Nel 2015, Southwest Aluminum ha sviluppato il primo anello di forgiatura in lega di alluminio di grandi dimensioni con un diametro complessivo di 9 m, stabilendo un record mondiale. Nel 2016, Southwest Aluminum ha conquistato con successo una serie di tecnologie chiave come la laminazione e il trattamento termico, e ha sviluppato un anello di forgiatura in lega di alluminio di grandi dimensioni 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 per carichi pesanti cinese.
A cura di May Jiang di MAT Aluminum
Data di pubblicazione: 01-12-2023
