航空宇宙用の高融点金属および合金–1。タンタルおよび タンタル 合金

タンタル合金 高温強度が高く、耐熱衝撃性に優れ、クリープ強度が高く、膨張係数が小さく、耐熱衝撃性に優れているという特徴があります。ただし、合金は500℃を超えると耐酸化性がないため、表面を耐酸化性コーティングで保護する必要があります。

高温強度と高温クリープ性能の要件を満たすために、米国はTa-10W、Ta-12W、T-111、T-222を開発しました。 、およびASTAR811C合金。前述の合金に加えて、旧ソビエト連邦はTa-3Nb-7.5V、Ta-15W、Ta-20W、およびTa-10Hf-5W合金も開発しました。 Ta-10W合金は、アジナ宇宙船の燃焼室、ミサイルのノーズコーン、ロケットエンジンノズルのガススポイラー、アポロの燃焼室に使用されています。

航空宇宙用高融点金属および合金–2。ニオブおよびニオブ合金

ニオブ合金は、高融点金属および合金の中で最も密度の低い材料です。 1100〜1650℃で高強度で溶接性能に優れています。室温での可塑性に優れ、薄い板や複雑な形状の部品に加工できます。したがって、超音速航空機、宇宙船、衛星、ミサイル、および超音速低高度ロケットの好ましい熱保護材料および構造材料として使用できます。

航空宇宙用途向けに、米国と旧ソビエト連邦は独自のニオブ合金システムを開発しました。米国のニオブ合金は主な強化元素としてW、Mo、およびHfを使用し、ロシアは主な追加元素としてW、Mo、およびZrを使用しています。

航空宇宙用高融点金属および合金–3。モリブデンおよびモリブデン合金

モリブデンの融点温度はタングステンやタンタルよりも低いですが、密度が低く、弾性率が高く、膨張係数が低く、高温クリープ特性に優れています。 。合金は溶接することができ、溶接の強度と可塑性は要件を満たしています。また、プロセス性能はタングステンよりも優れています。その欠点は、深刻な低温脆化と高温酸化です。

ロシアで開発されたモリブデン合金には多くの種類があります。 Ti、Zr、C、およびRe元素の主な添加に加えて、少量のNi、B、Nbなども材料を変更するために添加されます。合金のグレードは、合金元素の含有量に応じて分類されます。合金には14種類あります。ロシアと比較して、米国で開発されたモリブデン合金は、TZM、Mo-30W、TZC、HCM、Mo-41〜50Reシリーズなどの6つの合金を含めて少なくなっています。

航空宇宙用高融点金属および合金–4。タングステンおよびタングステン合金

タングステンは最も耐熱性の高い金属です。タングステンは高密度（19.3gcm3）です。その強度は高融点金属の中で最も高いです。弾性率が高く、膨張係数が小さく、蒸気圧が低い。欠点は、低温脆性と高温酸化です。合金元素は、タングステン合金の耐摩耗性と耐食性を大幅に向上させることができます。航空宇宙産業では、タングステンとその合金を使用して、冷却なしのロケットノズル、イオンロケットエンジンのイオンリング、ジェットブレードと位置決めリング、高温ガス反射器、ガスラダーを製造できます。

固体ロケットモーターのインレットブッシングとスロートライニングとしてモリブデンの代わりにタングステンを使用すると、材料の温度が1760℃から3320℃以上に上昇する可能性があります。たとえば、American Polaris A-3ミサイルのノズルは、銀の溶け込みが10％から15％の高温のタングステン管でできています。アポロ宇宙船のロケットノズルもタングステンでできています。米国のUnitedAircraft Corporationは、タングステン銅を開発しました。 ロケットエンジンのノズルバッフルとして使用される複合材料で、タングステンの融点を3400℃超える燃焼温度に耐えることができます。

航空宇宙用高融点金属および合金–5。レニウムおよびレニウム合金

レニウムの融点は3180°Cで、臨界転移温度は脆弱ではありません。高温、極寒、極熱条件下での耐クリープ性に優れ、超高温、強熱衝撃の作業環境に適しています。レニウムは、酸素を除くほとんどの燃料ガスに対して化学的に不活性です。レニウムの室温引張強さは1172MPaであり、2200℃でも48MPaの強さを持っています。 2200℃では、レニウム製のエンジンノズルは100,000回の熱疲労サイクルに耐えることができます。

レニウムとその合金は、主に航空宇宙部品、さまざまな固体推進熱に敏感な部品、および酸化防止コーティングに使用されます。 レニウム箔 中国で準備された衛星の回収に成功しました。 Re-Mo合金は2000℃までの機械的強度が高く、超音速機やミサイルの高温部品として使用できます。金属レニウムは高温水素腐食に耐性があり、水素透過性が低い。太陽熱ロケットの熱交換器部品の製造に使用できます。この熱交換器部分を介して、太陽放射の熱エネルギーが水素ガスに伝達され、水素ガスがレニウム管に吸い込まれます。 、推力を生成します。レニウム管の最高作動温度は2500℃に達する可能性があります。

結論

記事をお読みいただきありがとうございます。航空宇宙用の高融点金属および合金についての理解を深めるのに役立つことを願っています。 。高融点金属および合金について詳しく知りたい場合は、高度な高融点金属にアクセスすることをお勧めします。 （ ARM ）詳細については。

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