एयरोस्पेस क्षेत्र में टाइटेनियम मिश्र धातु का अनुप्रयोग

Ti-6Al-4V मिश्र धातु का व्यापक रूप से संयुक्त राज्य अमेरिका में प्रथम चरण के रॉकेट इंजन की खोल सामग्री के रूप में उपयोग किया जाता है। मिश्र धातु का भी उपयोग किया जाता है: विशाल बेलनाकार तरल रॉकेट कंटेनर; अंतरमहाद्वीपीय बैलिस्टिक मिसाइलों और "मिनुटमैन" मिसाइलों आदि के लिए कई गोलाकार और अंडाकार इंजन आवरण, दूसरी ओर, क्योंकि Ti-6Al-4VELI और Ti-5Al-2 .5SnELI मिश्र धातुओं में अंतरालीय तत्वों, विशेष रूप से ऑक्सीजन की कम सामग्री होती है, और इसका उपयोग अल्ट्रा-निम्न तापमान पर किया जा सकता है, इन मिश्र धातुओं का उपयोग रॉकेट और मिसाइलों के लिए तरल हाइड्रोजन कंटेनरों के रूप में किया जाता है, और "मर्करी" अंतरिक्ष यान और "के एयरटाइट मॉड्यूल" के लिए उपयोग किया जाता है। जेमिनी" अंतरिक्ष यान, और "अपोलो" अंतरिक्ष यान के मुख्य संरचनात्मक भाग जो सफलतापूर्वक चंद्रमा पर उतरे।

औद्योगिक शुद्ध टाइटेनियम के उपयोग के अलावा, Ti-6Al-4V, Ti-5Al-2.5Sn, Ti-6Al{{6} }VELI, और Ti-5Al-2.5SnELI टाइटेनियम और एयरोस्पेस उद्योग में उपयोग किए जाने वाले टाइटेनियम मिश्र धातुओं में, Ti-7Al-4Mo, Ti{{12) भी है }}Al-2.5V, Ti-13V-1Cr-Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al , और Ti/B-Al मिश्रित सामग्री।

अंतरिक्ष यान दुनिया का सबसे पहला मानवयुक्त अंतरिक्ष यान है जिसे बार-बार इस्तेमाल किया जा सकता है। विकास 1972 में शुरू हुआ, और पहली उड़ान 1981 में सफल रही। अंतरिक्ष यान में छोटे पंखों वाला एक विमान, एक 47 मीटर लंबा बाहरी ईंधन कंटेनर और 500 टन कुल 2 ठोस ईंधन रॉकेट बूस्टर शामिल हैं।

कक्षीय अंतरिक्ष यान 37 मीटर लंबा है और इसका वजन लगभग 68 टन है। यह आकार मोटे तौर पर जेट ट्रांसपोर्ट एयरक्राफ्ट DC-9 के बराबर है। यह अब तक का सबसे बड़ा मानवयुक्त अंतरिक्ष यान है। इसका कार्गो कंपार्टमेंट 18 मीटर लंबा और 5 मीटर व्यास का है और 29.5 टन कार्गो को पृथ्वी की कक्षा में ले जा सकता है।

अंतरिक्ष यान को रॉकेट की तरह लॉन्च किया जा सकता है, और अंतरिक्ष यान की तरह, यह 1000 किमी की अधिकतम ऊंचाई वाली कक्षा में उड़ सकता है और बिना जोर के हवाई जहाज की तरह फिसल सकता है और उतर सकता है। यह अंतरिक्ष यान अनिवार्य रूप से एक अंतरिक्ष परिवहन जहाज है, इसलिए इसकी उपयोगिता को आंकने के लिए एक मापदंड पृथ्वी और पृथ्वी की कक्षा के बीच ले जाए जाने वाले पेलोड की मात्रा है। इस पेलोड को अधिकतम करने के लिए, एयरोस्पेस मोटर घटकों के लिए टाइटेनियम मिश्र धातु एक महत्वपूर्ण सामग्री है।

परिक्रमा करने वाले अंतरिक्ष यान का डिज़ाइन जीवन 100 उड़ानें हैं, और प्रत्येक उड़ान 7 से 30 दिनों तक अंतरिक्ष में रहती है। अंतरिक्ष यान मानवयुक्त है, इसलिए इसे अंतरिक्ष वातावरण (वैक्यूम, कक्षा में अत्यधिक तापमान अंतर, वातावरण में फिर से प्रवेश करते समय गर्मी, आदि) के अनुकूल बनाने के लिए डिज़ाइन किया गया है, और इसे बार-बार उपयोग किया जाता है।

1. उच्च दबाव पोत

टाइटेनियम मिश्र धातुओं का उपयोग कई जगहों पर किया जाता है क्योंकि वे अंतरिक्ष यान की परिक्रमा करने वाले वाहनों के समग्र वजन को कम कर सकते हैं। टाइटेनियम का मुख्य उपयोग आवश्यक ईंधन और गैस से भरा उच्च दबाव वाला कंटेनर है। Ti-6Al-4V मिश्रधातु का उपयोग करके नासा के जेमिनी अंतरिक्ष यान और अपोलो अंतरिक्ष यान पर हल्के टाइटेनियम मिश्र धातु के कंटेनर को सफलतापूर्वक विकसित किया गया था। अपोलो अंतरिक्ष यान पर लोहे के दबाव पोत ने वास्तव में 1.5 के सुरक्षा कारक के साथ एक अभूतपूर्व डिजाइन का उपयोग किया है, जिसे पहले लगभग 4 के सुरक्षा कारक के साथ डिजाइन किया गया था। कक्षा के उच्च दबाव भंडारण कंटेनर के वजन को और कम करने के लिए अंतरिक्ष यान, पतली दीवार वाले टाइटेनियम कंटेनर की सतह पर सफेद स्पैरो फाइबर जोड़ने की विधि अपनाई जाती है।

संपीड़ित गैस के भंडारण के लिए दबाव पोत। "प्रॉलर" उपग्रह और बूस्टर 14 टाइटेनियम कंटेनर साझा करते हैं, जिससे द्रव्यमान 272 किग्रा कम हो जाता है।

तरल प्रणोदकों के भंडारण के लिए एक दबाव पोत। "अपोलो" अंतरिक्ष यान पर लगभग 50 दबाव वाहिकाओं का उपयोग किया गया था, जिनमें से 85 प्रतिशत टाइटेनियम से बने थे। हरक्यूलिस Ⅲ संक्रमण चरण इंजन, टाइटेनियम मिश्र धातु प्रणोदक टैंक पर स्विच करने के बाद वजन 35 प्रतिशत कम हो जाता है।

2. इंजन आवास

ठोस ईंधन रॉकेट मोटर केस। "मिनुटमैन" अंतरमहाद्वीपीय मिसाइल का दूसरे चरण का रॉकेट इंजन वजन को 30 प्रतिशत से 40 प्रतिशत तक कम करने के लिए Ti64 मिश्र धातु का उपयोग करता है।

तरल ईंधन रॉकेट मोटर केस। "अपोलो" चंद्र मॉड्यूल अवरोही इंजन के दहन कक्ष का दबाव खोल Ti64 मिश्र धातु से बना है।

3. विभिन्न संरचनात्मक भागों

"मिथुन" अंतरिक्ष यान में 7 प्रकार के टाइटेनियम मिश्र धातु ग्रेड का उपयोग किया जाता है, और 570 किलोग्राम टाइटेनियम भागों का उपयोग किया जाता है, जो संरचनात्मक भार का 84 प्रतिशत है। "अपोलो" अंतरिक्ष यान के ब्रैकेट, फिक्स्चर और फास्टनर सभी टाइटेनियम से बने हैं, कुल 68t टाइटेनियम का उपयोग कर रहे हैं।

4. हाइड्रोलिक पाइपिंग

स्पेस शटल के ऑयल प्रेशर पाइपिंग में Ti-3Al-2.5V मिश्र धातु से बने सीमलेस पाइप का उपयोग किया जाता है। इस अलॉय के इस्तेमाल से वजन को 40 फीसदी से ज्यादा कम किया जा सकता है। थकान फ्रैक्चर की संवेदनशीलता को कम करने और सिस्टम के वास्तविक जीवन में सुधार करने के लिए, विभिन्न ट्यूबों की असेंबली स्वत: बनाने का उपयोग करती है।