Obszary zastosowań płyt tytanowych - Dziedzina lotnictwa i kosmonautyki
2024.12.27
- Dziedzina lotnictwa i astronautyki
- Obszar lotnictwa i astronautyki zdominowany jest przez kraje zachodnie, zwłaszcza Stany Zjednoczone, gdzie 60% tytanu jest stosowane w tej dziedzinie. Kraje azjatyckie, Japonia i Chiny, inwestują około 10% tytanu w tej dziedzinie. Jednak w ostatnich latach, wraz z szybkim rozwojem lotnictwa i astronautyki w Azji, zużycie tytanu w tej dziedzinie wzrośnie. Z globalnej perspektywy, przemysł lotniczy odgrywa decydującą rolę na rynku tytanu, a z historycznego punktu widzenia, duże cykle w branży tytanowej są ściśle związane z sytuacją w przemyśle lotniczym.
- W 2011 roku produkcja tytanu na całym świecie wyniosła 148 000 ton, z czego około 64 000 ton stanowiły materiały tytanowe do użytku w lotnictwie komercyjnym. Przyszłe zapotrzebowanie na transport lotniczy nadal będzie ogromne w związku z globalnym wzrostem gospodarczym. Szacuje się, że w ciągu następnych 20 lat zapotrzebowanie na nowe samoloty wyniesie około 30 000 sztuk. Ponadto, nowoczesne samoloty będą miały większe zapotrzebowanie na tytan niż starsze modele. Przewiduje się, że średnie zapotrzebowanie na materiały tytanowe do użytku w lotnictwie komercyjnym w ciągu 20 lat wyniesie 40 ton na samolot. Na tej podstawie szacuje się, że w ciągu następnych 20 lat zapotrzebowanie na nowe materiały tytanowe do użytku w lotnictwie komercyjnym na całym świecie wyniesie około 1 200 000 ton, a roczna stopa wzrostu wyniesie około 17%, co oznacza średnio 60 000 ton rocznie. Sektor lotnictwa cywilnego będzie charakteryzować się szybkim wzrostem. W sektorze lotnictwa wojskowego również pojawią się nowe możliwości. Ze względu na napiętą sytuację geopolityczną na świecie, wydatki na cele wojskowe rosną, co może prowadzić do nowego zapotrzebowania w sektorze lotnictwa wojskowego.
- Stopień tytanu w głównym zastosowaniu samolotów:
- Zmniejszenie wagi konstrukcji, poprawa wydajności konstrukcji: Zaawansowane osiągi bojowe (takie jak samoloty o nadświetlnej prędkości) wymagają, aby samolot miał stosunkowo niski współczynnik wagi konstrukcji (tj. waga konstrukcji kadłuba / normalna masa startowa samolotu), a stop tytanu charakteryzuje się dużą wytrzymałością zbliżoną do stali o średniej wytrzymałości, ale małą gęstością, zastępując stal konstrukcyjną i stopy wysokotemperaturowe, można znacznie zmniejszyć wagę konstrukcji, jednocześnie oszczędzając koszty; jako przykład można podać silnik, istnieją dane statystyczne wskazujące, że za każdy kilogram zmniejszenia masy silnika samolotowego koszty użytkowania mogą spaść o około 220-440 dolarów.
- Zgodność z wymaganiami dotyczącymi wysokich temperatur: Stop tytanu charakteryzuje się dobrą odpornością na wysoką temperaturę, na przykład popularny stop Ti-6Al-4V może pracować długotrwale w temperaturze 350℃, dlatego może zastąpić stop aluminium w miejscach o wysokiej temperaturze na samolotach (np. w tylnej części kadłuba), gdzie stop aluminium nie spełnia wymagań dotyczących wytrzymałości na wysoką temperaturę; Stop TC11 może pracować długotrwale w temperaturze 500℃, dlatego może zastąpić wysokotemperaturowe stopy i stal nierdzewną w części sprężarki silnika.
- Aby spełnić wymagania dotyczące struktury kompozytowej: w celu zmniejszenia masy konstrukcji i spełnienia wymagań dotyczących niewidzialności, nowoczesne samoloty szeroko stosują materiały kompozytowe. Wytrzymałość i sztywność stopów tytanu są dobrze dopasowane do struktury kompozytowej, co pozwala uzyskać znaczący efekt redukcji masy. Ponadto, ze względu na zbliżone potencjały elektrochemiczne, unika się korozji elektrochemicznej, dlatego elementy strukturalne i elementy mocujące w odpowiednich miejscach powinny być wykonane z tytanu.
- Spełniające wysokie wymagania dotyczące odporności na korozję i długiej żywotności: stop tytanu charakteryzuje się wysoką wytrzymałością zmęczeniową oraz doskonałą odpornością na korozję, co pozwala zwiększyć odporność na korozję i żywotność konstrukcji, spełniając zaawansowane wymagania dotyczące wysokiej niezawodności i długiej żywotności samolotów i silników.