Titananwendungen in der Luftfahrt und im Flugzeugbau
Relevanz
Aufgrund ihrer hohen Gebrauchstauglichkeit - Verschleißfestigkeit und hohen spezifischen Festigkeit - finden Titanlegierungen in der modernen Luftfahrt breite Anwendung. Dank des Auftretens dieser neuen Generation von Werkstoffen wurde es möglich, die Flugzeugstruktur zu verbessern, das Gewicht zu reduzieren und die Zuverlässigkeit kritischer Einheiten zu erhöhen... Dank dieser Werkstoffe wurde es möglich, eine längere Lebensdauer moderner Flugzeugtriebwerke zu gewährleisten. Die einzigartigen Eigenschaften von Titanlegierungen sind auf ihre ausgewogene Zusammensetzung und ihre spezielle Verarbeitungstechnologie zurückzuführen. Der Zusatz von Niob und Aluminium zu Titanlegierungen trägt zur Kornfeinung bei, da die Niob-Aluminium-Partikel NbAl3, die das Zentrum der Kristallisation bilden, isoliert werden. Der maximale Effekt der Kornfeinung wird bei einem Niobgehalt von 0,6-0,8 % beobachtet und die mechanischen Eigenschaften werden optimiert. Diese Werkstoffe zeichnen sich durch eine präzise chemische Zusammensetzung, eine sorgfältige Herstellung und Bearbeitung sowie durch das Fehlen von Verunreinigungen aus.
Verwendung von Titan
| Werkstoff | Verwendung |
|---|---|
| Korrosionsbeständiges Titan und seine Legierungen | Chemische und verarbeitende Industrie, Meerwasserentsalzung, Galvanotechnik, Eisen- und Nichteisenmetallurgie, Lebensmittelverarbeitung, Zellstoff- und Papierindustrie, Bau- und Forstwirtschaft, Pharmazie, Medizin, Instrumentenbau. |
| Hochfeste Werkstoffe | Luftfahrt, Schifffahrt, Metallverarbeitung, Automobilbau, Elektrotechnik, Landmaschinen, Bergbau. |
| Hitzebeständige Werkstoffe | Luftfahrt, Raketen- und Raumfahrttechnik, Schifffahrt, Automobilbau, geologische Erkundung, Elektrotechnik, Instrumentenbau. |
| Titan und kältebeständige Legierungen | Luftfahrt, Kryotechnik, Elektrotechnik, Messtechnik, Architektur. |
Die Luftfahrt war die erste Branche, die die bemerkenswerten Eigenschaften von Titanlegierungen zu schätzen wusste. Die Entwicklung von Flugzeugen, die für Überschallgeschwindigkeiten ausgelegt sind, erforderte eine neue Generation von Werkstoffen. Die Temperatur an der Oberfläche der Flugzeugzelle bei Überschallgeschwindigkeit übersteigt die Temperaturbeständigkeit von Aluminium- und Magnesiumlegierungen. Titanlegierungen eignen sich für die Herstellung von Verkleidungen der Flugzeugzelle bei einer Konstruktionsgeschwindigkeit von 4000km/h. Höhere Betriebstemperaturen sind auch für Flugzeugtriebwerke charakteristisch. So steigt bei einer Erhöhung des Triebwerksschubs um 10-15 % die Temperatur des Gasstrahls um 50 °C. Holme, Fahrwerkskomponenten, Träger und Krümmer werden aus Titan gefertigt, was einen Gewichtsvorteil von 30-40 % bringt.
| Geschwindigkeit | 2000 km/h | 3000 km/h | 4000 km/h | 10 Mach |
|---|---|---|---|---|
| t°C auf der Oberfläche der Umhüllung | 75-110 | 200-290 | 380-580 | 800-1000 |
Die Verwendung von Titanlegierungen hat den Flugzeugbau auf ein neues Niveau gehoben. Dies ist auf die hohen Festigkeitseigenschaften bei geringem spezifischem Gewicht zurückzuführen. So werden Titanlegierungen zur Herstellung von Gerüstteilen verwendet; sie werden auch bei der Konstruktion von Verkleidungen, Triebwerken und Lufteinlässen eingesetzt. Darüber hinaus werden Titanlegierungen in der Luftfahrtindustrie für die Herstellung von Treibstofftanks verwendet, die in einem breiten Temperaturbereich übermäßigen Belastungen ausgesetzt sind.
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