टाइटेनियम मिश्र धातु टाइटेनियम का एक मैट्रिक्स है जिसमें एल्यूमीनियम, वैनेडियम, मोलिब्डेनम और लौह जैसे विभिन्न मिश्र धातु तत्व जोड़े जाते हैं, जो एक प्रकार का उच्च प्रदर्शन धातु सामग्री है। 1950 के दशक में बार उत्पादन संभव होने के बाद से इसने एयरोस्पेस उद्योग में तेजी से अपनी जगह बनाई है क्योंकि इसकी समग्र विशेषताएं पारंपरिक धातु सामग्री की तुलना में कहीं बेहतर थीं, और अब यह एयरोस्पेस उद्योग में अपूरणीय मुख्य सामग्री बन गई है। पारंपरिक स्टील और एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं की तुलना में टाइटेनियम मिश्र धातुओं में उत्कृष्ट संक्षारण प्रतिरोध, अच्छी थकान गुण होते हैं, और गर्मी का इलाज किया जा सकता है।
ये मुख्य लाभ उन्हें "उच्च प्रदर्शन, हल्के और उच्च विश्वसनीयता" वाली सामग्रियों के लिए एयरोस्पेस उद्योग की कठोर आवश्यकताओं को सटीक रूप से पूरा करने में सक्षम बनाते हैं। उनकी अपूरणीय स्थिति को दीर्घकालिक इंजीनियरिंग अभ्यास में पूरी तरह से सत्यापित किया गया है और वे एयरोस्पेस प्रौद्योगिकी की पुनरावृत्ति और उन्नयन को बढ़ावा देने के लिए एक महत्वपूर्ण सामग्री समर्थन बन गए हैं।
एयरोस्पेस संरचनात्मक डिजाइन में, सामग्रियों का चयन न केवल अंतिम ताकत की आवश्यकताओं को पूरा करना चाहिए, बल्कि हल्के वजन, सुरक्षा और दीर्घकालिक विश्वसनीयता को भी ध्यान में रखना चाहिए। ये तीन मुख्य आवश्यकताएं सीधे एयरोस्पेस उपकरण के उड़ान प्रदर्शन, रेंज, पेलोड क्षमता और सेवा जीवन को निर्धारित करती हैं, और एयरोस्पेस इंजीनियरिंग डिजाइन में महत्वपूर्ण विचार हैं। हालाँकि पारंपरिक स्टील में उच्च शक्ति होती है, लेकिन इसका घनत्व बहुत अधिक (लगभग 7.85 ग्राम/सेमी ³) होता है। यदि विमानन उपकरणों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, तो यह धड़ के वजन में काफी वृद्धि करेगा, जिससे उपकरण की सीमा और प्रभावी भार क्षमता कम हो जाएगी, ईंधन की खपत बढ़ जाएगी, और एयरोस्पेस उद्योग में "लाइटवेटिंग" के विकास की प्रवृत्ति के अनुरूप नहीं होगा; यद्यपि एल्यूमीनियम मिश्र धातु हल्के वजन के लक्ष्य को अच्छी तरह से प्राप्त कर सकती है (लगभग 2.7 ग्राम/सेमी³ के घनत्व के साथ), इसकी ताकत और उच्च तापमान प्रतिरोध में स्पष्ट कमियां हैं। उच्च तापमान वाले वातावरण में इसके विरूपण और प्रदर्शन में गिरावट का खतरा होता है, और यह विमान के इंजन और लैंडिंग गियर जैसे कोर लोड वहन करने वाले घटकों की दीर्घकालिक उपयोग आवश्यकताओं को पूरा नहीं कर सकता है। और टाइटेनियम मिश्र धातु दोनों की कमियों के लिए पूरी तरह से क्षतिपूर्ति करता है, लगभग 4.5 ग्राम/सेमी³ के घनत्व के साथ, स्टील का केवल 60%, लेकिन 800{13}}1200एमपीए की तन्य शक्ति, कुछ उच्च शक्ति वाले स्टील के करीब या उससे भी अधिक। "हल्के और मजबूत" की यह अनूठी विशेषता इसे विमान के संरचनात्मक घटकों, इंजन के मुख्य घटकों और बन्धन प्रणालियों के लिए एक आदर्श सामग्री बनाती है, और हल्के और उच्च प्रदर्शन वाले विमानन उपकरणों के बीच संतुलन हासिल करने में एक महत्वपूर्ण सफलता है।
कई टाइटेनियम मिश्र धातु ग्रेडों के बीच, विभिन्न प्रकार के टाइटेनियम मिश्र धातुओं का संरचना अनुपात में अंतर के कारण प्रदर्शन पर अपना जोर होता है, और एयरोस्पेस उद्योग में विभिन्न अनुप्रयोग परिदृश्यों के लिए उपयुक्त होते हैं। उनमें से एयरोस्पेस में अनुप्रयोग के लिए सबसे लोकप्रिय और तकनीकी रूप से परिपक्व अल्फा + बीटा टाइटेनियम मिश्र धातु एएसटीएम ग्रेड 5 (टीआई -6 एएल -4 वी) है। अल्कोहल की मात्रा 6% एलोमुमिनम, 4% वैनेडियम और बाकी टाइटेनियम है। मिश्र धातु में यह वैज्ञानिक अनुपात सामग्री की उच्च शक्ति सुनिश्चित करता है और साथ ही जटिल भागों की प्रसंस्करण आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए अच्छी प्लास्टिसिटी और प्रसंस्करण प्रदर्शन सुनिश्चित करता है। वर्तमान में, इसका व्यापक रूप से विमान लैंडिंग गियर, विंग कनेक्टर, इंजन कंप्रेसर ब्लेड, केसिंग और धड़ फ्रेम जैसे प्रमुख भागों में उपयोग किया गया है।
आंकड़ों के अनुसार, बोइंग 787 और एयरबस ए350 जैसे नागरिक विमानों की नई पीढ़ी में, उपयोग की जाने वाली Ti{7}}6Al-4V मिश्र धातु की मात्रा धड़ में प्रयुक्त टाइटेनियम मिश्र धातु की कुल मात्रा का 70% से अधिक है। इसका उत्कृष्ट व्यापक प्रदर्शन विमान की उड़ान सुरक्षा और अर्थव्यवस्था में प्रभावी ढंग से सुधार करता है; चीन के C919 बड़े यात्री विमान के लैंडिंग गियर और इंजन सस्पेंशन के प्रमुख कनेक्टिंग हिस्सों में, टाइटेनियम मिश्र धातु के इस ग्रेड का भी व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, जो टेकऑफ़ और लैंडिंग के दौरान भारी प्रभाव बल और लंबी अवधि की सेवा के दौरान वैकल्पिक भार का सामना कर सकता है, जो उड़ान सुरक्षा के लिए एक ठोस गारंटी प्रदान करता है। इसके अलावा, उच्च तापमान और ऑक्सीकरण प्रतिरोध के कारण विमान के इंजन में ठंडे अनुभाग कंप्रेसर भागों के लिए Ti-5Al -2. 5 Sn और अन्य टाइटेनियम मिश्र धातुओं का उपयोग किया जाता है; Ti-10V-2Fe-3Al और अन्य प्रकार के टाइटेनियम मिश्र धातुओं को अच्छी प्लास्टिसिटी, उच्च शक्ति और आसान प्रसंस्करण और गठन के परिणामस्वरूप विमान के धड़ की खाल और जटिल आकार के संरचनात्मक घटकों पर व्यापक रूप से लागू किया जाता है, इस प्रकार एयरोस्पेस क्षेत्र में टाइटेनियम मिश्र धातु के संभावित अनुप्रयोग का प्रदर्शन होता है।
इसके अलावा, टाइटेनियम मिश्र धातु उच्च तापमान और जटिल वातावरण में स्थिर प्रदर्शन रख सकते हैं, जो विमान इंजनों के लिए विशेष रूप से महत्वपूर्ण है। विमानन उपकरणों के "हृदय" के रूप में, विमान के इंजनों का कार्य वातावरण अत्यंत कठोर है। उपकरण के मुख्य भागों को उच्च तापमान, उच्च दबाव, उच्च आर्द्रता और उच्च संक्षारण के जटिल वातावरण में लगातार और लंबे समय तक चलाना पड़ता है, जिसके परिणामस्वरूप एंटी-{2}}ऑक्सीकरण और एंटी-रेंगने वाली सामग्रियों की बहुत अधिक आवश्यकता होती है, और यह इंजन के जीवन और संचालन सुरक्षा को भी सीधे प्रभावित करता है। टाइटेनियम मिश्र धातुओं का रेंगना और ऑक्सीकरण प्रतिरोध एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं की तुलना में काफी बेहतर है।
एल्यूमीनियम और उसके मिश्र धातुओं के यांत्रिक गुण 250 डिग्री से अधिक तापमान वाले वातावरण में तेजी से क्षीण होते हैं, इस प्रकार उन्हें लंबे समय तक स्थिर रूप से उपयोग नहीं किया जा सकता है। लेकिन टाइटेनियम मिश्र धातुओं से न केवल लंबी अवधि के लिए 300{23}}500 डिग्री की रेंज में काम करने की उम्मीद की जानी चाहिए, बल्कि कुछ उच्च तापमान प्रतिरोधी टाइटेनियम मिश्र धातुओं (उदाहरण के लिए Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo) से 600 डिग्री पर भी थोड़े समय के लिए काम करने की उम्मीद की जानी चाहिए। उनका रेंगना प्रतिरोध एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं की तुलना में 3 से 5 गुना अधिक है। आवश्यक क्रीप परीक्षण में, परीक्षण स्थितियों के तहत 100 घंटे के लिए 500 डिग्री पर, टाइटेनियम मिश्र धातु का क्रीप स्ट्रेन 0.15% से कम है, जो एल्यूमीनियम मिश्र धातु के क्रीप स्ट्रेन (1.5% से अधिक) से कम परिमाण का क्रम है, यह लंबे समय तक उच्च तापमान कार्य में घटकों को विकृत और क्षतिग्रस्त होने से प्रभावी ढंग से रोक सकता है। इसी समय, टाइटेनियम मिश्र धातु की सतह पर टाइटेनियम ऑक्साइड फिल्म (मोटाई लगभग 5-10nm) की एक घनी परत स्वचालित रूप से उत्पन्न होगी, जो हवा, पानी भाप और ईंधन जैसे शत्रुतापूर्ण मीडिया के क्षरण को प्रभावी ढंग से रोक सकती है। इसका संक्षारण प्रतिरोध स्टेनलेस स्टील से बेहतर है, और यह जटिल वातावरण, यानी समुद्री जलवायु, उच्च ऊंचाई वाले मजबूत पराबैंगनी, अम्लीय और क्षारीय मीडिया में भी उच्च प्रदर्शन स्थिरता बनाए रख सकता है जो घटक की संक्षारण-प्रेरित विफलता को काफी हद तक रोकता है, विमान सेवा को बड़े अंतर से बढ़ाता है और रखरखाव लागत को कम करता है।
मानवीकरण रेटिंग: 87% (अल सामग्री: 60%) अभी अनुवाद करें विनिर्माण के दृष्टिकोण से, टाइटेनियम मिश्र धातुओं को गर्म काम, ठंडे काम, मशीनिंग, वेल्डिंग, 3 डी प्रिंटिंग आदि के तरीकों का उपयोग करके संसाधित किया जा सकता है। उपरोक्त प्रसंस्करण विधियां 3डी जटिल संरचनात्मक घटकों, उच्च परिशुद्धता भागों और उच्च स्थिरता वाले उत्पादों पर विमानन उद्योग की कठोर आवश्यकताओं को पूरा करती हैं, जिससे एयरोस्पेस भागों के बैच और परिष्कृत विनिर्माण की संभावना बनती है। टाइटेनियम मिश्र धातु फोर्जिंग घनत्व 99.8% से ऊपर पहुंच सकता है, जो सामग्री के अंदर छिद्रों और दरारों जैसे दोषों को पूरी तरह से साफ कर सकता है, और भागों की ताकत और विश्वसनीयता को काफी बढ़ा सकता है। टाइटेनियम मिश्र धातु फोर्जिंग का घनत्व 99.8% से अधिक तक पहुंच सकता है, जो सामग्री के अंदर छिद्रों और दरारों जैसे दोषों को प्रभावी ढंग से समाप्त करता है, जिससे घटकों की ताकत और विश्वसनीयता में काफी सुधार होता है। इसका उपयोग आमतौर पर विमान लैंडिंग गियर और इंजन टरबाइन डिस्क जैसे मुख्य घटकों के निर्माण में किया जाता है जो उच्च भार का सामना करते हैं; टाइटेनियम मिश्र धातु रोल्ड प्लेट और प्रोफाइल का व्यापक रूप से धड़ की त्वचा, पंख के अग्रणी किनारे और अन्य भागों में उपयोग किया जाता है, जो हल्के वजन और घटकों के निर्माण की आवश्यकताओं को पूरा कर सकते हैं; परिशुद्धता मशीनिंग प्रौद्योगिकी टाइटेनियम मिश्र धातु घटकों के उच्च परिशुद्धता आयामी नियंत्रण प्राप्त कर सकती है, जिससे घटकों के बीच असेंबली सटीकता सुनिश्चित होती है; हाल के वर्षों में, तेजी से विकसित हो रही 3डी प्रिंटिंग तकनीक ने पारंपरिक प्रसंस्करण तकनीकों की सीमाओं को तोड़ दिया है और जटिल आकार के साथ सीधे टाइटेनियम मिश्र धातु संरचनात्मक भागों का निर्माण कर सकती है। यह न केवल उत्पादन चक्र को छोटा करता है बल्कि सामग्री अपशिष्ट और विनिर्माण लागत को भी कम करता है। वर्तमान में, इसे उपग्रह ब्रैकेट और जटिल इंजन पाइपलाइन जैसे घटकों के उत्पादन में लागू किया गया है।
संक्षेप में, टाइटेनियम मिश्र धातु, अपनी उच्च विशिष्ट शक्ति, उत्कृष्ट उच्च तापमान प्रतिरोध, संक्षारण प्रतिरोध, अच्छा थकान प्रदर्शन और प्रक्रियात्मकता के साथ, एयरोस्पेस उद्योग की मांग की आवश्यकताओं को पूरी तरह से पूरा करते हैं और धड़ संरचनाओं, विमान इंजन और फास्टनिंग सिस्टम जैसे प्रमुख भागों में एक अपूरणीय भूमिका निभाते हैं। यह न केवल एयरोस्पेस सामग्री प्रणाली में मुख्य सामग्री है, जो हल्के, उच्च प्रदर्शन और लंबे जीवन के लिए एयरोस्पेस उपकरणों के विकास का समर्थन करती है, बल्कि उच्च अंत विनिर्माण उद्योग की तकनीकी दिशा का भी प्रतिनिधित्व करती है। इसका अनुप्रयोग स्तर सीधे तौर पर देश के एयरोस्पेस उद्योग और उच्च अंत सामग्री उद्योग की विकास ताकत को दर्शाता है। भविष्य में, प्रसंस्करण प्रौद्योगिकी के निरंतर उन्नयन के साथ, एयरोस्पेस क्षेत्र में टाइटेनियम मिश्र धातुओं का अनुप्रयोग अधिक व्यापक और गहराई में होगा।
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