Vật liệu hợp kim titan mới kích thích ngành công nghiệp hàng không vũ trụ

Trong quá trình phát triển của ngành sản xuất hàng không, việc đổi mới vật liệu cho thấy sự thay đổi với tốc độ cao, vật liệu và máy bay tiếp tục phát triển. “Một thế hệ vật liệu, một thế hệ máy bay” là sự miêu tả chân thực về lịch sử phát triển hàng không thế giới. Vật liệu mới là nền tảng quan trọng của công nghệ hàng không, với việc nâng cấp các ngành công nghiệp truyền thống và phát triển các ngành công nghệ cao làm kim chỉ nam, ngành hàng không đã trở thành lĩnh vực năng động và có tiềm năng phát triển nhất. Để phát triển và ứng dụng hợp kim titan và các vật liệu mới khác, phóng viên gần đây đã phỏng vấn Cao Chunxiao, viện sĩ của Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc.

Phóng viên: Số lượng vật liệu hợp kim titan ngày càng tăng là nền tảng của sản xuất máy bay, không có vật liệu mới nào được chuẩn bị cho công nghệ cao cấp, sự phát triển của ngành hàng không khó đạt đến đỉnh cao, với sự phát triển của ngành hàng không và sự phát triển nhu cầu vật liệu hàng không mới so với những thay đổi trước đây?

Cao Chunxiao: Với sự phát triển của ngành hàng không, độ bền của vật liệu, yêu cầu về hiệu suất ngày càng cao. Hiện nay ngày càng có nhiều vật liệu composite và hợp kim titan được sử dụng trong máy bay và động cơ. Ví dụ, vật liệu tổng hợp hiếm khi được sử dụng trong máy bay vào những năm 1980 nhưng đã phát triển nhanh chóng trong những năm qua. Phiên bản mới nhất của vật liệu tổng hợp Boeing 787 có tỷ lệ tổng cộng lên tới 50% và tổng cộng hợp kim titan là 15%, phá vỡ kỷ lục trong lĩnh vực máy bay dân dụng. Trước đây, mức tiêu thụ vật liệu composite của máy bay Boeing 777 chỉ khoảng 10% và mức sử dụng hợp kim titan chỉ khoảng 8%, vượt quá sức tưởng tượng.

Vật liệu tổng hợp và hợp kim titan những vật liệu này đã được phát triển ứng dụng quy mô lớn, có hai lý do chính: Thứ nhất, tích lũy kinh nghiệm thực tế trong nghiên cứu và ứng dụng vật liệu, hiệu suất và độ tin cậy của vật liệu ngày càng tốt hơn; thứ hai là tích lũy kinh nghiệm thực tế trong nghiên cứu và ứng dụng vật liệu. Thứ hai là với sự phát triển của công nghệ sản xuất, giá thành của nguyên liệu đã thấp hơn rất nhiều so với trước đây. Cụ thể là hợp kim titan Ti-6AI-4V (TC4) được sử dụng trước đây, trong khi chúng tôi tiếp tục sử dụng hợp kim này, chúng tôi đã phát triển các loại hợp kim titan mới có độ bền và hiệu suất cao hơn, và sau nhiều lần Sau nhiều năm thử nghiệm, nhiều bộ phận của máy bay đã bắt đầu sử dụng hợp kim titan mới. Ví dụ, máy bay Boeing 777 sử dụng đồng thời các loại hợp kim titan Ti1023, 21S và Ti153, đây là lần đầu tiên ba loại hợp kim titan này được sử dụng trong máy bay dân dụng. Càng đáp máy bay Airbus A380 sử dụng vật liệu rèn hợp kim titan Ti1023 nặng 3,2 tấn, dài 4,2 mét, hiện là vật liệu rèn hợp kim titan lớn nhất thế giới. Hợp kim titan có những đặc tính độc đáo nên triển vọng ứng dụng của nó thậm chí còn rộng hơn. Lấy khả năng chống đạn làm ví dụ, do vật liệu composite hợp kim titan có khả năng chống bắn tốt hơn nên liều lượng vật liệu composite của máy bay chiến đấu F{16}} của Hoa Kỳ từ 44,7% ban đầu lên 24% hiện tại , liều lượng hợp kim titan tăng lên 41%. Việc sử dụng hợp kim titan máy bay cao hơn máy bay dân dụng nhưng cũng nhằm mục đích nâng cao hiệu quả chiến đấu. Ngoài ra, hợp kim mới có độ bền đứt gãy cao và tốc độ mở rộng vết nứt do mỏi thấp do sự xuất hiện của hợp kim titan trong máy bay là lý do chính khiến việc sử dụng hợp kim titan ngày càng tăng.