Vai trò của titan trong sản xuất hàng không vũ trụ
Với sự phát triển và nghiên cứu về hợp kim titan, sự cạnh tranh về các loại vật liệu titan và việc giảm giá đã làm tăng gấp đôi phạm vi ứng dụng của titan trong xây dựng công nghiệp.
Có một câu nói trong ngành hàng không: “Trọng lượng của máy bay cứ giảm đi 1 pound thì độ cao bay sẽ tăng lên 1 foot”. Có thể thấy, việc giảm trọng lượng là rất quan trọng để nâng cao hiệu suất hoạt động của máy bay.
Làm thế nào để giảm trọng lượng của máy bay? Điều này không thể tách rời khỏi vật liệu hợp kim titan.
Trước khi nói về hợp kim titan, trước tiên chúng ta hãy hiểu về titan. Titan là vật liệu kim loại có tính chất vật lý tuyệt vời và tính chất hóa học ổn định. Nó có nhiều trong vỏ trái đất, cao hơn nhiều so với các kim loại thông thường như đồng, kẽm và thiếc. Nó được chôn vùi với số lượng lớn trong đá và cát. Hợp kim titan là hợp kim dựa trên titan và được bổ sung thêm các nguyên tố khác. Hợp kim titan có ưu điểm là độ bền cao, trọng lượng nhẹ và khả năng chịu nhiệt mạnh. Việc sử dụng nó trong sản xuất máy bay không chỉ có thể kéo dài tuổi thọ của máy bay mà còn giảm trọng lượng của chính nó và cải thiện đáng kể hiệu suất bay của máy bay.
Dữ liệu thử nghiệm cho thấy độ bền của hợp kim titan gấp 1,3 lần so với hợp kim nhôm, gấp 1,6 lần so với hợp kim magiê và gấp 3,5 lần so với thép không gỉ. Độ bền nhiệt tuyệt vời của nó phù hợp cho sản xuất hàng không vũ trụ và có thể hoạt động trong thời gian dài ở nhiệt độ 450 độ đến 500 độ. Ngoài ra, hợp kim titan có thể chịu được cả nhiệt độ cao và thấp và có thể duy trì độ dẻo nhất định ở mức -253 độ.
Máy bay càng tiên tiến thì càng sử dụng nhiều titan. Máy bay trinh sát tốc độ cao và tầm cao SR{0}} của Mỹ, titan chiếm 93% trọng lượng cấu trúc của máy bay, được gọi là máy bay "hoàn toàn bằng titan". Bạn biết đấy, cứ giảm 10% trọng lượng của máy bay có thể tiết kiệm được 4% nhiên liệu.
Hiện nay, hầu hết titan và hợp kim titan được sản xuất trên thế giới đều được sử dụng trong ngành hàng không vũ trụ. Hợp kim titan chủ yếu được sử dụng trong sản xuất máy bay và động cơ, chẳng hạn như quạt titan rèn, đĩa và cánh máy nén, nắp động cơ, thiết bị xả và các bộ phận khác, cũng như các bộ phận khung kết cấu như dầm và vách ngăn máy bay. Tàu vũ trụ sử dụng độ bền cao, khả năng chống ăn mòn và khả năng chịu nhiệt độ thấp của hợp kim titan để chế tạo các bình chịu áp lực, thùng nhiên liệu, ốc vít, dây đeo dụng cụ, khung và vỏ tên lửa. Các bộ phận hàn tấm hợp kim titan được sử dụng trên các vệ tinh nhân tạo, mô-đun mặt trăng, tàu vũ trụ có người lái và tàu con thoi. Có thể thấy trước rằng với sự phát triển của công nghệ công nghiệp hàng không vũ trụ, hợp kim titan có nhiều triển vọng phát triển trong tương lai. Các nhà khoa học sẽ tăng cường nghiên cứu và sử dụng hợp kim titan và tạo ra các thiết bị tiên tiến hơn.
