ロケット燃料タンク用アルミニウム合金
構造材料は、ロケット本体の構造設計、製造・加工技術、材料調製技術、経済性などの一連の課題と密接に関係しており、ロケットの離陸品質や積載量を決める鍵となります。材料システムの開発プロセスによると、ロケット燃料タンク材料の開発プロセスは 4 つの世代に分けることができます。第 1 世代は 5 系アルミニウム合金、つまり Al-Mg 合金です。代表的な合金は5A06合金と5A03合金です。これらは 1950 年代後半に P-2 ロケット燃料タンク構造の製造に使用され、現在でも使用されています。 5A06 合金は 5.8% ～ 6.8% Mg を含み、5A03 は Al-Mg-Mn-Si 合金です。第 2 世代は、Al-Cu ベースの 2 系合金です。中国の長征ロケットシリーズの貯蔵タンクは、Al-Cu-Mg-Mn-Si 合金である 2A14 合金で作られています。 1970 年代から現在まで、中国は Al-Cu-Mn-V-Zr-Ti 合金である 2219 合金製造貯蔵タンクの使用を開始し、さまざまな打ち上げロケット貯蔵タンクの製造に広く使用されています。同時に兵器発射用低温燃料タンクの構造にも広く使用されており、低温性能と総合性能に優れた合金です。
キャビン構造用アルミニウム合金
中国では 1960 年代にロケットが開発されて以来、現在に至るまで、ロケットのキャビン構造用アルミニウム合金は 2A12 や 7A09 に代表される第 1 世代と第 2 世代の合金が主流であり、海外では第 4 世代のアルミニウム合金が主流となっている。キャビン構造用アルミニウム合金 (7055 合金および 7085 合金) は、高強度特性、低い焼入れ感受性、およびノッチ感受性により広く使用されています。 7055はAl-Zn-Mg-Cu-Zr合金で、7085もAl-Zn-Mg-Cu-Zr合金ですが、不純物のFeとSiの含有量が非常に少なく、Znの含有量が7.0%と高いです。 ～8.0%。 2A97、1460などに代表される第3世代Al-Li合金は、その高強度、高弾性率、高伸びにより海外の航空宇宙産業に応用されています。
粒子強化アルミニウム母材複合材は、高弾性率と高強度という利点があり、7A09 合金の代わりにセミモノコック構造のキャビンストリンガーを製造するために使用できます。中国科学院金属研究所、ハルビン工業大学、上海交通大学などは、粒子強化アルミニウムマトリックス複合材料の研究と調製に多くの研究を行い、顕著な成果を上げています。
外国の航空宇宙で使用されるAl-Li合金
外国の航空宇宙機への応用で最も成功しているのは、Constellium と Quebec RDC によって開発された Weldalite Al-Li 合金 (2195、2196、2098、2198、2050 合金など) です。 2195 合金: Al-4.0Cu-1.0Li-0.4Mg-0.4Ag-0.1Zr。これは、ロケット打ち上げ用の低温燃料貯蔵タンクの製造用に商業化に成功した最初の Al-Li 合金です。 2196 合金: Al-2.8Cu-1.6Li-0.4Mg-0.4Ag-0.1Zr、低密度、高強度、高破壊靱性。元々はハッブル太陽電池パネルのフレームプロファイル用に開発されましたが、現在は主に航空機プロファイルの押出に使用されています。 2098 合金: Al-3.5 Cu-1.1Li-0.4Mg-0.4Ag-0.1Zr。もともと HSCT 機体の製造用に開発されました。その高い疲労強度により、現在は F16 戦闘機の機体や宇宙船ファルコンの打ち上げ用燃料タンクに使用されています。 。 2198 合金: Al-3.2Cu-0.9Li-0.4Mg-0.4Ag-0.1Zr、民間航空機シートの圧延に使用されます。 2050 合金: Al-3.5Cu-1.0Li-0.4Mg-0.4Ag-0.4Mn-0.1Zr、民間航空機構造またはロケット発射部品の製造用の 7050-T7451 合金厚板に代わる厚板の製造に使用されます。 2195 合金と比較して、2050 合金の Cu+Mn 含有量は焼入れ感度を低下させ、厚板の高い機械的特性を維持するために比較的低く、比強度は 4% 高く、比弾性率は 9% 高く、また、高い応力腐食割れ耐性と高い疲労亀裂成長耐性、および高温安定性により破壊靱性が向上します。
中国のロケット構造に使用される鍛造リングの研究
中国のロケット製造基地は天津経済技術開発区にある。ロケット研究・生産エリア、航空宇宙技術応用産業エリア、補助支援エリアで構成されています。ロケット部品の製造、コンポーネントの組み立て、最終組み立てのテストが統合されています。
ロケット推進剤貯蔵タンクは、長さ2m～5mの円筒を連結して形成されます。貯蔵タンクはアルミニウム合金製であるため、アルミニウム合金の鍛造リングで接続・強化する必要があります。さらに、コネクタ、トランジションリング、トランジションフレーム、および打ち上げロケットや宇宙ステーションなどの宇宙船の他の部品にも接続鍛造リングを使用する必要があるため、鍛造リングは非常に重要なタイプの接続および構造部品です。西南アルミニウム（グループ）株式会社、北東軽合金株式会社、北西アルミニウム株式会社は、鍛造リングの研究開発、製造、加工に多くの取り組みを行ってきました。
2007年、南西アルミニウムは大型鋳造、鍛造ビレット開口、リング圧延、冷間変形などの技術的困難を克服し、直径5mのアルミニウム合金鍛造リングを開発した。独自のコア鍛造技術が国産のギャップを埋め、長征5号Bに適用することに成功しました。 2015年、サウスウェストアルミニウムは直径9メートルの初の超大型アルミニウム合金全体鍛造リングを開発し、世界記録を樹立した。 2016年、サウスウェストアルミニウムは、圧延成形や熱処理などの多くの主要なコア技術の克服に成功し、直径10メートルの超大型アルミニウム合金鍛造リングを開発しました。これは、新世界記録を樹立し、主要な技術的問題を解決しました。中国の大型ロケットの開発に貢献。
MAT Aluminium の May Jiang が編集
投稿日時: 2023 年 12 月 1 日
