Boks Kracht Berekenaar & Formule (Online & Gratis)
Heb je je ooit afgevraagd hoe je kunt zorgen voor een succesvol metaalstempelproject? In deze blogpost duiken we in de kritieke factoren die uw stempelproces kunnen maken of breken....
Heb je je ooit afgevraagd wat moderne ruimtevaartuigen zo efficiënt en duurzaam maakt? Magnesiumlegeringen met hun opmerkelijke eigenschappen zorgen voor een revolutie in de ruimtevaarttechniek. In dit artikel wordt onderzocht hoe deze lichte maar sterke materialen de prestaties van ruimtevaartuigen verbeteren, het brandstofverbruik verminderen en de zware omstandigheden in de ruimte doorstaan. Lezers ontdekken de belangrijkste voordelen en toepassingen van magnesiumlegeringen in de ruimtevaart en krijgen inzicht in waarom ze onmisbaar zijn in deze industrie waar veel op het spel staat.
Sinds het begin van de 20e eeuw is de wereld meegesleurd door de vloedgolf van ruimteverkenning en hebben grote mogendheden zich op dit terrein begeven.
De verkenning van de menselijke ruimte heeft grote ontwikkelingsmogelijkheden gekend, van de productie van satellieten tot bemande ruimtevluchten. Ondanks onze vele successen hebben we echter nog steeds te maken met veel moeilijkheden en uitdagingen en het onderzoek naar verschillende technologieën bevindt zich nog in de beginfase.
Een van de grootste problemen op het gebied van lucht- en ruimtevaart is de selectie van ruimtevaartmaterialenwat een grote invloed heeft op zijn ontwikkeling.
Dit artikel geeft informatie over geschikte metaallegeringen voor de ruimtevaart en richt zich op magnesiumlegeringen.
Na uitgebreid onderzoek werd de magnesiumlegering gekozen als een belangrijk onderdeel van ruimtevaartmaterialen. Dit artikel bespreekt de strenge eisen die worden gesteld aan de leefomgeving van ruimtevaartuigen in de ruimte, de uitzonderlijke eigenschappen van magnesiumlegeringen en de reden waarom magnesiumlegeringen geschikt zijn voor de productie van ruimtevaartuigen in de lucht- en ruimtevaart.
Laten we er meteen in duiken.
Magnesium is een van de lichtste metalen die in de industrie worden gebruikt en daardoor zijn de ontwikkelde magnesiumlegeringsmaterialen de lichtste industriële metaallegeringen met de hoogste dichtheid geworden.
Gerelateerde lectuur: Top 10 van metaalsterkte in de wereld
Duitsland begon met de industriële productie van magnesiumlegeringen in de jaren 1980 en gebruikte ze voor het eerst in de autoproductie in de jaren 1930. De Sovjet-Unie volgde dit voorbeeld en paste magnesiumlegeringen halverwege de jaren 30 toe in de vliegtuigbouw.
Vanwege de snel stijgende vraag heeft elke wereldmacht veel belang gehecht aan de ontwikkeling, het onderzoek en het gebruik van magnesiumlegeringen door middel van verschillende onderzoeksprojecten.
Magnesiumlegeringen hebben verschillende voordelen, zoals een lage dichtheid, hoge specifieke sterkte, goede thermische geleidbaarheid en een laag gewicht. Traditionele verwerkingsmethoden kunnen echter resulteren in een slechte plasticiteit. gietmethoden zijn ontwikkeld voor verschillende toepassingen.
Momenteel spelen magnesiumlegeringen een cruciale rol in verschillende onderzoeksgebieden. In de auto-industrie worden ze in veel ontwikkelde landen op grote schaal gebruikt voor onderdelen zoals het rijrichtingssysteem, de behuizing van de versnellingsbak, het instrumentenpaneel, de motorkap, het frame, de deur en andere onderdelen.
Op het gebied van elektronische communicatie maken de uitstekende eigenschappen van magnesiumlegeringen ze ideaal voor gebruik in lichtgewicht en dunne producten, wat hoop geeft op de ontwikkeling van ultralichte en ultradunne producten. Veel veelgebruikte elektronische componenten, zoals camera's, televisies, laptops, plasmaschermen en mobiele telefoons, zijn gemaakt van magnesiumlegeringen.
Op medisch gebied maken de goede corrosiebestendigheid en chemische en fysische stabiliteit van magnesiumlegeringen ze ideaal voor gebruik als klinische medische implantaten.
Magnesiumlegeringen spelen ook een belangrijke rol op vele andere gebieden en hun waarde is onmetelijk.
Materialen voor ruimtevaartuigen moeten uitstekende verouderings- en corrosiewerende eigenschappen hebben, bestand zijn tegen de extreme ruimteomgeving en zich daaraan kunnen aanpassen, en het ruimtevaartuig in staat stellen stabiel in de ruimte te overleven. De basisvereisten voor deze materialen zijn een hoge dichtheid, sterkte en stijfheid.
Het gebruik van materialen uit magnesiumlegeringen kan het brandstofverbruik verminderen, de vliegafstand verbeteren en de vliegtijd verlengen. Bovendien vereisen vliegtuigen hogere specifieke sterkte en stijfheid en moet bestand zijn tegen statische en wisselende belastingen veroorzaakt door verschillende factoren zoals opstijgen en landen, manoeuvreren en windvlagen. Daarom is vermoeiingsweerstand van groot belang voor vliegtuigmaterialen.
Door zijn lichte gewicht, specifieke sterkte, lage dichtheid, goede thermische geleidbaarheid en andere uitstekende eigenschappen voldoen magnesiumlegeringsmaterialen aan de eisen voor ruimtevaartmaterialen.
Japan, de Verenigde Staten, Groot-Brittannië en andere wereldmachten verhogen hun investeringen in onderzoek naar magnesiumlegeringen. Momenteel verhogen alle landen ter wereld hun productie van magnesiumlegeringen.
China staat wereldwijd op de eerste plaats wat betreft magnesiumbronnen, herkomst en export, en heeft de grootste magnesiumreserves. Er zijn echter nog veel uitdagingen bij de industriële productie en fabricage van magnesiumlegeringen in China.
De productietechnologie van magnesiumlegeringen in China is relatief verouderd, wat leidt tot een lage productiviteit, een hoog energieverbruik en een verminderde economische waarde. Het exportaandeel van magnesiumlegeringen in China is ook laag en bijna alle export is geproduceerd volgens buitenlandse merken.
De belangrijkste technologieën en apparatuur voor de productie en verwerking van magnesiumlegeringen worden zelden zelf ontwikkeld en in plaats daarvan worden buitenlandse geavanceerde technologieën en apparatuur gebruikt.
Materialen die worden gebruikt in de ruimtevaart moeten vaak voldoen aan eisen voor ultrahoge temperaturen, hoge temperaturen en hoog vacuüm. Onder extreme omstandigheden, zoals hoge druk, sterke corrosie en gewicht, moeten de materialen een minimaal volume en minimale massa hebben en toch voldoen aan hun functionele eisen.
Sommige materialen moeten langere tijd zonder onderhoud in de atmosfeer of in de ruimte werken, dus moeten ze een hoge betrouwbaarheid en kwaliteitsgarantie hebben.
De prestatievereisten van ruimtevaartmaterialen variëren op basis van hun werkomgeving.
Ruimtevaartuigen hebben te maken met aerodynamische verhitting in omgevingen met hoge temperaturen, gasmotoren en zonnestraling, wat leidt tot een lange blootstellingstijd in de lucht, soms met snelheden tot drie keer de geluidssnelheid.
Materialen die in deze omgevingen worden gebruikt, moeten bestand zijn tegen hoge temperaturen, kruipsterkte, thermische vermoeiingssterkteBestand tegen lucht en oxidatie en bestand tegen thermische corrosie van corrosieve media, met stabiele structuren die langdurig bij hoge temperaturen kunnen werken.
Raketmotoren kunnen temperaturen van meer dan 3000°C en snelheden van meer dan 10 Machnummers bereiken. Wanneer de raketmotor zich mengt met het vaste raketbrandstofgas en vaste deeltjes, komt de kop van de ballistische raket de atmosfeer weer binnen met snelheden van meer dan 20 Machnummers, wat soms leidt tot erosie van de deeltjes.
Daarom gaan omgevingen met hoge temperaturen op het gebied van ruimtetechnologie meestal gepaard met een hoge temperatuur en een snelle luchtstroom en erosie van deeltjes. In gevallen waarin materialen moeten worden gebruikt voor het opwekken van warmte, worden materialen met een hoge temperatuur en hoge viscositeit gebruikt in combinatie met fysische eigenschappen zoals warmte en sublimatie.
Hoge temperaturen en zonnestraling veroorzaken temperatuurschommelingen op de oppervlakken van satellieten en luchtschepen in de ruimte, waardoor temperatuurregeling en isolatiecoatings nodig zijn om lage temperaturen te handhaven voor natuurlijke en lage temperatuur stuwstoffen.
Als je in de stratosfeer met subsonische snelheden vliegt, daalt de oppervlaktetemperatuur van vliegtuigen tot ongeveer 50°C. In de poolcirkel kan de temperatuur in de winter onder 40°C komen. Om verbrossing te voorkomen, hebben onderdelen metalen of rubberen banden nodig. Vloeibare raketten gebruiken vloeibare zuurstof (kookpunt -183°C) en vloeibare waterstof (kookpunt -253°C) als drijfgas, wat nog strengere omgevingsomstandigheden voor materialen creëert.
De meeste metalen materialen Maar door geschikte materialen te ontwikkelen of te selecteren, zoals zuiver aluminium en aluminiumlegeringen, titaniumlegeringen, lagetemperatuurstaal, polytetrafluorethyleen, polyimide en perfluorpolyether, kunnen de effecten van verschillende media en atmosferische omgevingen op materiaalcorrosie en -veroudering, temperatuurbelastbaarheid en afdichtingsproblemen van structuren worden beperkt. Hieronder vallen ook brandstoffen (zoals benzine en kerosine) die in contact komen met ruimtevaartmaterialen en raketdrijfgassen, evenals diverse smeer- en hydraulische oliën.
Gerelateerde lectuur: Soorten aluminium en aluminiumlegeringen
De meeste materialen zijn gevoelig voor sterke corrosie door zowel metalen als niet-metalen stoffen.
Onder invloed van de zonnestraling in de atmosfeer zetten ze uit en worden ze verder uitgehold door wind en regen.
Schimmelgroei kan het verouderingsproces van polymeermaterialen aanzienlijk versnellen als ze lange tijd in een ondergrondse vochtige omgeving worden opgeslagen.
Om geschikt te zijn voor gebruik in de ruimtevaartindustrie, moeten materialen goed bestand zijn tegen corrosie, veroudering en schimmel.
De unieke eigenschappen van de ruimteomgeving zijn onder andere een hoog vacuüm (1,33 x 10 MPa) en bestraling met kosmische straling.
In hoog vacuüm, metalen materialen komen in nauw contact met elkaar als het oppervlak wordt gezuiverd, waardoor het moleculaire diffusieproces versnelt, wat resulteert in het optreden van "koudlassen".
Hoog vacuüm en bestraling met kosmische straling kunnen nietmetaalachtige materialen snel vervliegen en verouderen.
In sommige gevallen kan dit leiden tot vervuiling van vluchtige stoffen in optische lenzen en het falen van afdichtingen door veroudering.
Materialen voor gebruik in de ruimte worden meestal geselecteerd en ontwikkeld door middel van simulaties en tests op de grond.
Het doel van vliegtuigontwerpen is om materialen te kiezen die zo licht mogelijk zijn en toch absolute betrouwbaarheid, veiligheid en een marge voor de levensduur bieden. Dit is nodig voor aanpassing aan de ruimteomgeving.
Wanneer vliegtuigen zoals raketten of raketten slechts voor een korte periode worden gebruikt, zijn de prestaties van materialen beperkt.
Om de sterkte van het materiaal volledig te benutten en de veiligheid te garanderen, wordt het "ontwerpprincipe van schadetolerantie" gebruikt voor metalen materialen. Dit vereist dat materialen niet alleen een hoge specifieke sterkte hebben, maar ook een hoge breuktaaiheid.
Gegevens zoals scheurinitiatieduur en scheurgroeisnelheid worden bepaald voor materialen die onder gesimuleerde omstandigheden worden gebruikt en de toelaatbare scheurlengte en bijbehorende levensduur worden berekend.
Organische niet-metalen materialen moeten natuurlijke verouderingstests en kunstmatige versnelde verouderingstests ondergaan om hun levensduur en verzekeringsperiode te bepalen. Dit is een belangrijke basis voor ontwerp en productie.
De uitdaging om de brandstofbelasting te verminderen is al lange tijd een dringende kwestie in de lucht- en ruimtevaartindustrie.
Van de beschikbare metaallegeringen valt de magnesiumlegering op door zijn lage dichtheid van ongeveer 1,8 g/cm3, ongeveer twee derde van die van aluminium en een kwart van die van staal.
Deze lage dichtheid maakt het gebruik van magnesiumlegering in de ruimtevaart haalbaar.
Met het lichtste soortelijk gewicht van alle structurele legeringen maakt een magnesiumlegering het mogelijk om het gewicht van aluminium of ijzeren onderdelen te verminderen zonder aan sterkte in te boeten.
Daarom worden magnesiumlegeringen, die licht van gewicht zijn, veel gebruikt in ruimtevaarttoepassingen.
Dit vermindert niet alleen het gewicht van de vliegtuigromp, maar ook de brandstofbelasting, wat een aanzienlijke invloed heeft op de vlucht van het vliegtuig.
Magnesiumlegeringen hebben zowel een hoge specifieke sterkte als dichtheid.
Vergeleken met aluminiumlegeringen en staal hebben magnesiumlegeringen superieure eigenschappen op het gebied van specifieke sterkte en dichtheid.
Daarom kunnen magnesiumlegeringsmaterialen worden gebruikt in vliegtuigassemblage om onderdelen te maken die zware belastingen moeten kunnen weerstaan, zoals de cabine van ruimtevaartuigen en motoronderdelen.
Vergeleken met andere legeringen hebben magnesiumlegeringen een duidelijk voordeel op het gebied van warmteafvoer.
Dit komt doordat het verschil in luchttemperatuur tussen de onderkant en de bovenkant van een koellichaam gemaakt van een magnesiumlegering aanzienlijk groter is dan dat van koellichamen gemaakt van andere legeringen, wat leidt tot een snellere luchtverspreiding in de convectieradiator en de efficiëntie van de warmteafvoer van de radiator sterk verbetert.
Bij een constante temperatuur doet een radiator van een magnesiumlegering er half zo lang over om warmte af te voeren als een radiator van een aluminiumlegering.
In het elastische bereik ervaren magnesiumlegeringen bij een botsing een relatief kleine elastische vervorming en absorberen ze een grote hoeveelheid energie, wat leidt tot minder trillingen tijdens de botsing.
Daardoor hebben magnesiumlegeringen een goed schokabsorberend vermogen.
Dit leidt ook tot een vermindering van het geluid dat wordt gegenereerd door botsingen, waardoor magnesiumlegeringen uitstekende geluiddempende eigenschappen hebben. Dit kan verschillende nadelige effecten van lawaai op vliegtuigen effectief verminderen.
De uitzonderlijke schokabsorptie en geluidsreductie van magnesiumlegeringen zijn essentieel voor de veiligheid van vliegtuigen.
Begin 1900, spuitgieten technologie werd toegepast om magnesiumlegeringsmaterialen te vormen.
Traditionele spuitgietmethoden hadden echter beperkingen bij het verwijderen van oppervlaktedefecten en het verbeteren van de interne kwaliteit van gietstukken. Daarom zijn er inspanningen gedaan om het proces te verbeteren en de spuitgiettechnologie voor magnesiumlegeringen te verbeteren.
Magnesiumlegeringen hebben gunstige vervormingseigenschappen, waardoor ze ideaal zijn voor de productie van structurele onderdelen met complexe vormen en klein draagvermogen, zoals motoraccessoires en remmen.
De invloed van verschillende media en atmosferische omstandigheden op materialen uit zich voornamelijk in corrosie en veroudering.
Ruimtevaartmaterialen worden blootgesteld aan contact met onder andere vliegtuigbrandstoffen (zoals benzine en kerosine), raketdrijfgassen (zoals geconcentreerd salpeterzuur, stikstoftetroxide en hydrazine), verschillende smeermiddelen en hydraulische olie.
De meeste van deze stoffen hebben sterke corrosieve of expansieve effecten op zowel metalen als niet-metalen materialen.
Het verouderingsproces van polymeermaterialen kan worden versneld door langdurige blootstelling aan schimmel in de atmosfeer, schimmelerosie door wind en regen en schimmel in ondergrondse vochtige omgevingen.
Daarom zijn weerstand tegen corrosie, veroudering en schimmel essentiële eigenschappen van ruimtevaartmaterialen.
Omdat magnesium het meest reactieve metaal is, zijn magnesiumlegeringen gevoelig voor corrosie door reacties op hun oppervlak, waardoor ze aanzienlijke schade kunnen oplopen.
Daarom is de bescherming van de oppervlakken van magnesiumlegeringen van groot belang.
In het verleden werden magnesiumlegeringen voornamelijk beschermd door middel van chemische oxidatie, maar met de snelle ontwikkeling van anodische oxidatietechnologie in de jaren 1980 heeft deze methode de traditionele chemische oxidatie vervangen.
In het onderzoek naar de atmosfeergiettechnologie van CO2+SF6 gas en het beschermingsmechanisme van de SF6 gas magnesiumlegering matrix, blijkt dat een laag van prioriteit en de filmvorm van Mg zal worden gegenereerd op het oppervlak van de magnesiumlegering.
F-ionen kunnen worden gebruikt als de mediumdeeltjes van MgO en het interne vloeibare Mg om verder MgF2.
Het materiaal beschermt het bestaan tussen de folie en de matrix, waardoor de beschermende folie compacter wordt.
Vanwege milieuproblemen zijn onderzoekers verder op zoek naar andere gassen die minder vervuilen en ook F bevatten om SF te vervangen.6.
Magnesiumlegeringen zijn zeer gevoelig voor corrosie door veel alkalische stoffen, terwijl ruimtevaartuigen zeer stabiel zijn in alkalische omgevingen.
Magnesiumlegeringen vertonen een sterke stabiliteit in sommige organische verbindingen, zoals benzine en kerosine.
Daarom kunnen magnesiumlegeringen worden gebruikt bij de productie van brandstoftanks voor benzine en kerosine en onderdelen die in contact komen met benzine, zoals motortandwielen en remmen.
Producten van magnesiumlegeringen worden veel gebruikt in zowel civiele als militaire vliegtuigen, vooral in bommenwerpers. De romp van de B-25 bommenwerper is bijvoorbeeld gemaakt van magnesiumlegering, met 90 kg geëxtrudeerde onderdelen en meer dan 200 kg gietstukken.
Magnesiumlegeringen worden ook gebruikt in raketten en sommige satellietonderdelen, zoals de instrumentencabine, staartcabine en motorsteun van China's Red Flag grond-luchtraket.
Andere metalen materialen zijn gevoelig voor smelten in bepaalde gebieden met hoge temperaturen in de ruimte.
De hoge temperatuurbestendigheid van magnesiumlegeringen zorgt ervoor dat ze bestand zijn tegen hoge temperaturen.
Tegelijkertijd kunnen aluminiumlegeringen zich aanpassen aan omgevingen met lage temperaturen en hebben ze sterke thermische isolatie-eigenschappen, waardoor de normale werking van de interne onderdelen van vliegtuigen wordt beschermd.
Magnesiumlegeringen hebben ook goede mechanische eigenschappen bij hoge temperaturen en vertonen uitstekende mechanische eigenschappen in de ruimte, waardoor ze een solide basis vormen voor ruimtevluchten.
In de lucht- en ruimtevaartindustrie zijn de materiaaleisen voor de productie van vliegtuigen extreem streng en elk onderdeel van het vliegtuig moet aan strenge normen voldoen.
Het kan een uitdaging zijn om aan deze eisen te voldoen met industriële materialen. De uitstekende eigenschappen van magnesiumlegeringen sluiten echter goed aan bij de behoeften van de ruimtevaartindustrie aan materialen voor de productie van ruimtevaartuigen.
Magnesiumlegeringen zijn zeer geschikt voor een breed scala aan toepassingen, van carrosseriedelen tot motoronderdelen.
De hoge dichtheid van magnesium vermindert de brandstofbelasting van ruimtevaartuigen aanzienlijk, waardoor langere vliegtijden mogelijk zijn.
De hoge specifieke sterkte en specifieke stijfheid garanderen de stabiliteit van het ruimteschip en bieden uitstekende verdedigingsmogelijkheden in de ruimte.
De goede modificatie-eigenschappen ondersteunen de productie van onderdelen voor ruimtevaartuigen.
Het hoge dempingseffect biedt een betrouwbare garantie voor ruimtevaartuigen.
Met zijn corrosiebestendigheid, bestendigheid tegen hoge temperaturen en sterke compatibiliteit met aluminiumlegeringen hebben magnesiumlegeringen een groot potentieel in de ruimte.
De uitstekende eigenschappen van magnesiumlegeringen maken het een belangrijke speler in de lucht- en ruimtevaartindustrie.
Als oprichter van MachineMFG heb ik meer dan tien jaar van mijn carrière gewijd aan de metaalbewerkingsindustrie. Door mijn uitgebreide ervaring ben ik een expert geworden op het gebied van plaatbewerking, verspaning, werktuigbouwkunde en gereedschapsmachines voor metalen. Ik denk, lees en schrijf voortdurend over deze onderwerpen en streef er voortdurend naar om voorop te blijven lopen in mijn vakgebied. Laat mijn kennis en expertise een aanwinst zijn voor uw bedrijf.
NL 
EN 
ES 
FR 
RU 
DE 
PT 