Mae copr yn ddargludydd gwres a thrydan hydrin, hydwyth a rhagorol. Fe'i defnyddir mewn amrywiol ddiwydiannau, gan gynnwys trydanol, adeiladu, modurol a phlymio. Mae yna wahanol raddau a safonau o ddeunyddiau copr, a dyma rai ohonyn nhw:
Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, wrth barhau i roi sylw i ddiogelwch awyrennau a pheiriannau, mae'r gymuned hedfan domestig a thramor hefyd yn poeni fwyfwy am arbed adnoddau, lleihau costau, diogelu'r amgylchedd a materion eraill. O dan y cefndir hwn, mae'r diwydiant hedfan gwyrdd wedi gwneud cynnydd penodol. Mae hedfan gwyrdd yn cwmpasu'r holl broses datblygu a defnyddio o ddylunio awyrennau, gweithgynhyrchu, defnyddio, cynnal a chadw, ymddeoliad, adferiad, ac ati, gan gynnwys meysydd technegol gan gynnwys deunyddiau gwyrdd, gweithgynhyrchu gwyrdd, cynnal a chadw gwyrdd, ac ati.
Mae'r deunydd gwyrdd fel y'i gelwir yn cyfeirio at wneud y mwyaf o ddefnyddio adnoddau a lleihau cost defnydd ac effaith amgylcheddol yn ystod y cylch cyfan o ddylunio deunydd, dewis deunydd crai, prosesu a gweithgynhyrchu, pecynnu a chludo, defnyddio, adfer ac ailddefnyddio. Mae ein gwlad wedi dechrau datblygu technoleg deunydd newydd yn egnïol, mae pob technoleg ddeunydd newydd wedi'i gwneud yn ddatblygiad arloesol, mae ymchwil deunydd newydd hedfan wedi cyflawni cyflawniadau boddhaol. Gan edrych i'r dyfodol, bydd deunyddiau hedfan newydd yn cael eu datblygu i gyfeiriad aml-bwrpas, perfformiad uchel, prosesau newydd, cost isel a chysyniadau newydd. Gyda gwelliant lefel ymchwil a datblygu annibynnol Tsieina ym maes deunyddiau hedfan newydd, mae angen inni wella'n gynhwysfawr lefel dechnegol deunyddiau hedfan gwyrdd o'r agweddau ar ddylunio deunyddiau, y broses baratoi, datblygu deunydd, ailgylchu ac agweddau eraill, ac ar y cyd. creu dyfodol gwell i hedfan gwyrdd.
Yn gyntaf, yr angen i ddatblygu diwydiant hedfan gwyrdd
2021 yw blwyddyn gyntaf y 14eg Cynllun Pum Mlynedd. Fel safle craidd y gadwyn diwydiant milwrol gyfan, disgwylir i'r sector deunydd newydd ddod i mewn i le mwy i'w ddatblygu. Mae'r 20fed ganrif yn ganrif o ddatblygiad cyflym mewn gwyddoniaeth a thechnoleg fodern, un o'r symbolau pwysig yw'r cyflawniadau gwych y mae bodau dynol wedi'u gwneud ym maes awyrenneg a gofodwyr. Yn yr 21ain ganrif, mae'r diwydiant awyrofod wedi dangos gobaith ehangach ar gyfer datblygu, ac mae gweithgareddau awyrofod lefel uchel neu lefel uwch-uchel wedi dod yn amlach. Mae cyflawniadau mawr y diwydiant awyrofod yn anwahanadwy oddi wrth ddatblygiad a datblygiad technoleg deunydd awyrofod. Deunyddiau yw sylfaen a rhagflaenydd technoleg uchel fodern a diwydiant, ac i raddau helaeth yw'r rhagofyniad ar gyfer datblygiad technoleg uchel. Mae datblygu deunyddiau awyrofod yn chwarae rhan gref wrth gefnogi a gwarantu'r dechnoleg awyrofod. Yn ei dro, mae anghenion datblygu technoleg awyrofod yn arwain ac yn hyrwyddo datblygiad deunyddiau awyrofod yn fawr. Gellir dweud bod cynnydd deunyddiau yn chwarae rhan gefnogol allweddol wrth uwchraddio awyrennau.
Mae deunyddiau awyrennol nid yn unig yn warant deunydd ar gyfer datblygu a chynhyrchu cynhyrchion awyrennol, ond hefyd y sail dechnegol ar gyfer uwchraddio cynhyrchion awyrennol. Mae deunyddiau'n chwarae rhan bwysig yn natblygiad diwydiant hedfan a chynhyrchion hedfan. Yn yr 21ain ganrif, mae deunyddiau hedfan yn datblygu tuag at gyfeiriad perfformiad uchel, swyddogaeth uchel, aml-swyddogaeth, integreiddio strwythur a swyddogaeth, cydnawsedd cyfansawdd, deallus, cost isel ac amgylchedd.
Yn ei adroddiad Gwaith y llywodraeth yn 2022, cynigiodd cyn Premier Li Keqiang wella'r amgylchedd ecolegol yn barhaus, hyrwyddo datblygiad gwyrdd a charbon isel, cryfhau rheolaeth llygredd a diogelu ac adfer ecolegol, taro cydbwysedd rhwng datblygu a lleihau allyriadau, a hyrwyddo cydfodolaeth cytûn rhwng dyn a natur. Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, wrth barhau i roi sylw i ddiogelwch awyrennau, mae'r gymuned hedfan domestig a thramor hefyd yn poeni fwyfwy am arbed adnoddau, lleihau costau, diogelu'r amgylchedd a materion eraill. Yn y cyd-destun hwn, mae hedfan gwyrdd wedi gwneud cynnydd penodol. Awyrennau tuag at gyfeiriad datblygu mwy diogel a dibynadwy, ysgafn, caled, gwyrdd, felly'n cyflwyno gofynion uwch ac uwch ar gyfer deunyddiau, ond hefyd yn hyrwyddo'r awyren mewn cyflymder hedfan, dibynadwyedd, cost isel, effeithlonrwydd uchel a chysur ac agweddau eraill ar yr uwchraddio . O dan y sefyllfa ddiwydiannol newydd, mae datblygu deunyddiau gwyrdd hedfan uchel a'i dechnoleg paratoi a phrosesu o arwyddocâd mawr i gefnogi datblygiad cynaliadwy diwydiant hedfan Tsieineaidd. Mewn gair, wedi'i ysgogi gan ddatblygiad cyflym diwydiant modern byd-eang, mae datblygiad gwyrdd deunyddiau hedfan yn duedd anochel ac yn ofyniad brys o ddatblygiad economaidd.
ii. Cynnydd ymchwil deunyddiau awyrennol newydd
Mae deunyddiau awyrennau i ryw raddau yn pennu cost gweithgynhyrchu strwythur corff awyrennau. Ers cyflwyno offer hedfan Tsieina yn bennaf yn y cyfnod cynnar, mae'n bennaf yn defnyddio'r system deunydd tramor yn y dewis deunydd. Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae Tsieina wedi dechrau datblygu technoleg deunydd newydd yn egnïol, ac mae'r dechnoleg ddeunydd newydd wedi gwneud datblygiadau parhaus, ac mae'r ymchwil ar ddeunyddiau hedfan newydd hefyd wedi gwneud cyflawniadau boddhaol. Fodd bynnag, mae bwlch mawr o hyd rhwng lefel gyffredinol y diwydiant deunydd hedfan newydd a'r lefel uwch ryngwladol.
(A) Aloi titaniwm: priodweddau rhagorol y "metel cyffredinol"
Mae gan ditaniwm nodweddion disgyrchiant penodol isel a chryfder penodol uchel, ac mae ei aloi yn arwyddocaol iawn ar gyfer cynyddu cymhareb pwysau byrdwn awyrennau yn y maes awyrofod, ac fe'i defnyddiwyd yn helaeth yn y blynyddoedd diwethaf. Yn ogystal â meysydd milwrol ac awyrofod, defnyddir aloi titaniwm yn eang hefyd mewn meysydd cemegol, meteleg, meddygol, chwaraeon a hamdden a meysydd eraill.
Statws datblygu deunyddiau aloi titaniwm ar gyfer hedfan dramor
1) Aloi titaniwm tymheredd uchel: defnyddir aloi titaniwm tymheredd uchel yn bennaf mewn rheilen sleidiau fflap awyrennau, tai dwyn, braced, cwfl injan, disg cywasgydd a llafn, casin a rhannau ffrâm strwythurol eraill. Mae'r cydrannau hyn yn gofyn am gryfder penodol uchel, cryfder blinder, ymwrthedd ymgripiad a sefydlogrwydd strwythurol ar 300 ~ 600 gradd. Ar hyn o bryd, ar ran y lefel uwch ryngwladol o frandiau aloi titaniwm tymheredd uchel yn bennaf yn cynnwys yr Unol Daleithiau Ti-6242S, Ti-1100, IMI834, Rwsia BT36 ac yn y blaen.
2) aloi titaniwm cryfder uchel: Mae aloi titaniwm cryfder uchel fel arfer yn cyfeirio at gryfder tynnol mwy na 1000MPa aloi titaniwm, a ddefnyddir yn bennaf i ddisodli'r dur strwythurol cryfder uchel a ddefnyddir yn gyffredin mewn strwythur awyrennau, yn gallu cyflawni gostyngiad pwysau o 10 y cant. Ar hyn o bryd, yr aloion titaniwm cryfder uchel a ddefnyddir mewn awyrennau yw aloion titaniwm yn bennaf, sy'n cynrychioli'r prif Ti-1023, BT22, Ti-153, -21S ac ati.
3) Aloi titaniwm gwrth-fflam: Ar hyn o bryd, yr aloion titaniwm gwrth-fflam nodweddiadol yw Alloy C yn yr Unol Daleithiau a BTT-1 yn Rwsia. Mae Alloy C (Ti-35V-15Cr), a ddatblygwyd yn yr Unol Daleithiau, yn aloi titaniwm math gyda chryfder tymheredd uchel da a gwrthiant ocsideiddio. Mae wedi'i gymhwyso i'r casin cywasgydd pwysedd uchel, ceiliog y canllaw a ffroenell cynffon fector yr injan Fl19. Mae gan Ti-Cu-Al BTT-1 aloi titaniwm gwrth-fflam a ddatblygwyd yn Rwsia ymarferoldeb thermol da ac fe'i defnyddiwyd mewn casin a llafnau cywasgydd injan.
Statws datblygu deunyddiau aloi titaniwm ar gyfer hedfan domestig
1) Aloi titaniwm tymheredd uchel: Mae aloi Ti-60 yn aloi titaniwm tymheredd uchel 600 gradd a ddatblygwyd yn annibynnol gan ein gwlad. Mae'r aloi yn seiliedig ar aloi TAl₂ (Ti-55) gan ychwanegu elfennau Al, Sn, Si gyda chynnwys priodol, er mwyn gwella ymhellach sefydlogrwydd thermol, ymgripiad tymheredd uchel a gwrthiant ocsideiddio tymheredd uchel yr aloi.
2) Aloi titaniwm strwythurol cryfder uchel: Datblygwyd swp o aloi titaniwm strwythurol cryfder uchel yn annibynnol yn y 1970au i'r 1990au. Gall cryfder yr aloion titaniwm hyn gyrraedd lefel 1100-1300MPa. Ar ddechrau'r 21ain ganrif, mae dau fath o aloi titaniwm beta cynrychioliadol: ① bron titaniwm Ti-B18, gall cryfder tynnol gyrraedd 1150 ~ 1350MPa; ② aloi titaniwm metastable Ti-B20, cryfder tynnol hyd at 1200 ~ 1600MPa.
3) Aloi titaniwm gwrth-fflam: Dros y blynyddoedd, mae Tsieina wedi cynnal ymchwil manwl ar aloi titaniwm gwrth-fflam. Gan gyfeirio at aloi AlloyC, cynlluniwyd cyfres Ti-V-Cr-Al, Ti-Mo-Cr-Al, Ti-Mo-V-Cr-Al3 o aloion titaniwm gwrth-fflam yn y drefn honno, ac astudiwyd y mecanwaith gwrth-hylosgi trwy ddulliau. o efelychiad cyfrifiadurol. Yn ogystal, dyluniwyd aloion titaniwm gwrth-fflam TF1 (cyfres Ti-V-Cr-C) a TF2 (cyfres Ti-Cu) ar ôl dadansoddiad systematig o wahanol systemau'r Unol Daleithiau, Prydain a Rwsia. Mae aloi Ti-40 (Ti-V-Cr-Si) yn aloi titaniwm gwrth-fflam math a ddatblygwyd yn annibynnol yn Tsieina. O'i gymharu ag aloi titaniwm confensiynol, mae gan aloi Ti{-40 briodweddau gwrth-fflam a mecanyddol rhagorol. Ar hyn o bryd, mae'r ymchwil aloi wedi datblygu o'r raddfa labordy i'r raddfa lled-ddiwydiannol, wedi gallu paratoi ingot Ti40 tunnell, bar maint mawr a gofaniadau cylch.
Oherwydd dechrau hwyr y diwydiant gweithgynhyrchu hedfan domestig, nid yw deunyddiau aloi titaniwm a thitaniwm yn y defnydd maes hedfan domestig yn fawr, roedd deunyddiau titaniwm a ddefnyddiwyd yn y maes hedfan yn cyfrif am lai nag 20 y cant, ymhell islaw'r lefel gyfartalog ryngwladol o tua 50 y cant, a diwydiant titaniwm o'i gymharu â gwledydd datblygedig mae bwlch mawr o hyd: Yn gyntaf, mae cynhyrchion aloi titaniwm diwedd uchel yn dal i fod yn ddynwared yn bennaf, mae lefel y datblygiad deunydd yn isel, mae ystod y cais yn gul, mae perfformiad cynhwysfawr uchel ac isel- cost datblygu aloi titaniwm yn bennaf yn y cyfnod labordy; Yn ail, nid yw ansawdd y meteleg yn sefydlog, llai o amrywiaethau, manylebau anghyflawn; Yn drydydd, mae cynnydd ymchwil technolegau ategol cysylltiedig yn araf, ac mae angen gwella'r system deunydd aloi titaniwm hunanddatblygedig.
(2) Superalloy: canolbwyntio ar anghenion peiriannau milwrol
Superalloy, ar gyfer tymheredd uchel
Mae dur traddodiadol yn meddalu uwchlaw 300 gradd Celsius ac ni all ymdopi â thymheredd uchel. Er mwyn mynd ar drywydd effeithlonrwydd trosi ynni uwch, mae angen tymheredd gweithio uwch ac uwch ym maes pŵer injan thermol. O ganlyniad, mae superalloys wedi'u bridio i weithio'n sefydlog ar dymheredd uwch na 600 gradd Celsius, ac mae'r dechnoleg yn parhau i wella.
Rhennir superalloys yn uwch-aloiau haearn a superalloys seiliedig ar nicel yn ôl prif elfennau'r aloi. Yn ôl Zhiyan Consulting, wedi'i rannu â phroses cynnyrch yn 2018, roedd allbwn superalloy sy'n seiliedig ar nicel yn cyfrif am 80 y cant, superalloy haearn 14.3 y cant a superalloy seiliedig ar cobalt 5.7 y cant.
Superalloy yw deunydd allweddol aeroengine. Mae Superalloy wedi'i ddefnyddio mewn aeroengine ers ei eni ac mae'n ddeunydd pwysig ar gyfer gweithgynhyrchu peiriannau awyrofod. Mae lefel perfformiad yr injan yn dibynnu i raddau helaeth ar lefel perfformiad y deunydd superalloy. Mewn peiriannau aero modern, mae swm y deunydd superalloy yn cyfrif am 40 y cant ~ 60 y cant o gyfanswm pwysau'r injan. Fe'i defnyddir yn bennaf mewn pedair cydran pen poeth: siambr hylosgi, canllaw, llafn tyrbin a disg tyrbin. Yn ogystal, fe'i defnyddir hefyd mewn casio, rhannau cylch, ôl-losgwr a ffroenell gynffon.
Mae'r diwydiant aloi tymheredd uchel Tsieineaidd ar hyn o bryd yn y cyfnod twf, ac mae gan y mentrau cadwyn diwydiannol ofod datblygu eang yn y dyfodol. Mae nifer y mentrau cynhyrchu superalloy yn Tsieina yn gyfyngedig, ac mae'r lefel gynhyrchu yn llusgo y tu ôl i lefel yr Unol Daleithiau, Rwsia a gwledydd eraill. Fodd bynnag, yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae'r gallu cynhyrchu a'r gwerth allbwn wedi gwella'n sylweddol. Mae llawer o brosiectau gallu cynhyrchu superalloy o Lianshi Aviation, Western Superconductor a chwmnïau eraill yn cael eu hadeiladu a'u rhoi ar waith.
Mae priodweddau superalloy ar gyfer aeroengine yn datblygu'n barhaus
1) Superalloy sylfaen haearn: un o nodweddion system superalloy Tsieineaidd.
Oherwydd diffyg nicel ac ychydig o cobalt mewn adnoddau Tsieineaidd, daeth datblygu, cynhyrchu a chymhwyso superalloy sylfaen haearn yn olygfa wych yn y 1960au a'r 1970au.
Yn gyffredinol, defnyddir uwch-aloiau haearn mewn rhannau injan â thymheredd gweithredu isel (600 ~ 850 gradd C), megis disgiau tyrbin, casin a siafftiau. Fodd bynnag, mae gan superalloy Fe-base briodweddau mecanyddol da ar dymheredd canolig, sy'n debyg neu'n well na aloion nicel-sylfaen tebyg. Yn ogystal, mae'n rhad ac yn hawdd ei ddadffurfio wrth weithio'n boeth. Felly, mae superalloy Fe-base yn dal i gael ei ddefnyddio'n eang fel disg tyrbin a deunyddiau llafn tyrbin ym maes tymheredd canolig.
2) Superalloy sylfaen nicel: dadffurfiad / castio / uwchraddio aloi newydd yn ôl cenhedlaeth.
Yn gyffredinol, mae uwch-aloi sy'n seiliedig ar nicel yn gweithio o dan rai amodau straen uwchlaw 600 gradd. Mae ganddynt nid yn unig ymwrthedd ocsideiddio da a gwrthiant cyrydiad ar dymheredd uchel, ond mae ganddynt hefyd gryfder tymheredd uchel, cryfder ymgripiad a chryfder parhaol, yn ogystal ag ymwrthedd blinder da. Fe'i defnyddir yn bennaf yn y maes awyrofod ar gyfer cydrannau strwythurol sy'n gweithio o dan amodau tymheredd uchel, megis y llafnau gweithio, disgiau tyrbin, siambrau hylosgi awyrennau, ac ati.
Yn ôl y broses weithgynhyrchu, gellir rhannu superalloy sylfaen nicel yn aloi amrywiol, castio superalloy, superalloy newydd. Defnyddir superalloy cast sy'n seiliedig ar nicel yn bennaf mewn llafnau canllaw tyrbin mewn peiriannau, lle gall y tymheredd gweithredu gyrraedd mwy na 1100 gradd, neu gellir ei ddefnyddio hefyd mewn llafnau tyrbin, y mae eu tymheredd yn is na'r llafn canllaw cyfatebol 50-100 gradd .
Gan fod y tymheredd gweithio aloi gwrthsefyll gwres yn uwch ac yn uwch, mae'r elfennau cryfhau yn yr aloi yn fwy a mwy, mae'r cyfansoddiad yn fwy cymhleth, gan arwain at rai aloion y gellir eu defnyddio yn y cyflwr cast yn unig, ni all fod yn anffurfiad gweithio poeth. Yn ogystal, mae'r cynnydd mewn elfennau aloi yn gwneud gwahanu cyfansoddiad aloi sylfaen nicel yn ddifrifol ar ôl solidiad, gan arwain at ficrostrwythur a phriodweddau anwastad. Gall defnyddio proses meteleg powdr i gynhyrchu superalloy ddatrys y problemau uchod. Oherwydd bod y gronyn powdr yn fach, mae'r cyflymder oeri yn gyflym pan fydd powdr yn cael ei wneud, mae'r gwahaniad yn cael ei ddileu, mae'r ymarferoldeb poeth yn cael ei wella, mae'r aloi y gellir ei fwrw yn unig yn cael ei newid i'r anffurfiad superalloy y gellir ei weithio'n boeth, cryfder y cynnyrch ac mae eiddo blinder yn cael ei wella, mae'r superalloy powdr wedi cynhyrchu ffordd newydd ar gyfer cynhyrchu aloi cryfder uwch. Defnyddir superalloy powdr yn bennaf wrth gynhyrchu disg tyrbin o aero-injan uwch gyda chymhareb byrdwn uchel, a hefyd wrth gynhyrchu disg cywasgydd, siafft tyrbin, baffle tyrbin a rhannau pen poeth tymheredd uchel eraill o aero-injan uwch.
3) superalloy sy'n seiliedig ar cobalt: mae gan ymwrthedd cyrydiad a meysydd arbennig eraill ragolygon eang.
Mae ymwrthedd ocsideiddio superalloy sy'n seiliedig ar cobalt yn wael, ond mae ei wrthwynebiad cyrydiad thermol yn well na nicel. Mae gan superalloy sy'n seiliedig ar Cobalt hefyd gryfder tymheredd uchel cryfach, ymwrthedd cyrydiad thermol, blinder thermol a gwrthiant ymgripiad na superalloy sy'n seiliedig ar nicel, sy'n addas ar gyfer gweithgynhyrchu llafnau tywys tyrbin nwy a nozzles.
Oherwydd adnoddau cyfyngedig, mae aloion sylfaen cobalt megis K40, GH188 a L605 wedi'u datblygu yn ein gwlad. Ers 2001, mae ymchwil GE mewn uwch-aloi sy'n seiliedig ar cobalt wedi canolbwyntio ar ddefnyddio uwch-aloi sy'n seiliedig ar cobalt fel deunyddiau swbstrad ar gyfer tyrbinau nwy a pharatoi haenau fel haenau rhwystr thermol ar wyneb yr aloion i wella ymwrthedd cyrydiad.
Oherwydd cyfyngiadau materol, mae cobalt yn gymharol brin ac yn ddrud ar y Ddaear. Ar hyn o bryd, mae gwres ymchwil sy'n seiliedig ar cobalt wedi gostwng, ac mae llawer o ymchwiliadau gwyddonol yn parhau yn y cyfnod damcaniaethol megis arbrawf modelu digidol.
Y genhedlaeth gyntaf o aloi awyrennau milwrol, injan gyda aloi tymheredd uchel neu fynd i mewn i'r cyfnod cyfaint cyflym
Mae gofynion tymheredd yr injan yn cynyddu. Mae cymhareb gwthiad-i-bwysau uchel yn gofyn am dymheredd ffroenell uwch a chynhalydd materol ar dymheredd gweithredu uwch. Wrth ddatblygu superalloy yn y byd, mae llafn injan a deunyddiau disg wedi profi pedwar cam, sef dadffurfiad, castio, cyfeiriadedd a grisial sengl. Cynyddir y tymheredd yn raddol o 600 gradd i fwy na 1100 gradd.
Mae uwchraddio awyrennau milwrol wedi cyd-fynd ag uwchraddio superalloys. Mae deunydd craidd injan turbofan y genhedlaeth gyntaf yn cael ei ddadffurfio'n uwch-alloy, ac mae tymheredd gweithio'r deunydd craidd yn 650 gradd. Erbyn injan turbofan y bedwaredd genhedlaeth, mae tymheredd gweithio'r deunydd craidd wedi cyrraedd 1200 gradd, ac mae'r superalloy grisial sengl yn cael ei fabwysiadu. Mae uwchraddio awyrennau milwrol wedi cyd-fynd ag uwchraddio superalloy, sef deunydd craidd injan. Mae angen ymchwil i uwchraddio aloi uwch