Alliage d'aluminium pour réservoir de carburant de fusée
Les matériaux structurels sont étroitement liés à une série de problèmes tels que la conception de la structure du corps de la fusée, la technologie de fabrication et de traitement, la technologie de préparation des matériaux et l'économie, et sont la clé pour déterminer la qualité de décollage et la capacité de charge utile de la fusée. Selon le processus de développement du système matériel, le processus de développement des matériaux des réservoirs de carburant de fusée peut être divisé en quatre générations. La première génération est constituée d'alliages d'aluminium de la série 5, c'est-à-dire d'alliages Al-Mg. Les alliages représentatifs sont les alliages 5A06 et 5A03. Ils ont été utilisés pour fabriquer des structures de réservoirs de carburant pour fusées P-2 à la fin des années 1950 et sont encore utilisés aujourd'hui. Alliages 5A06 contenant 5,8% de Mg à 6,8% de Mg, 5A03 est un alliage Al-Mg-Mn-Si. La deuxième génération est constituée d'alliages de la série 2 à base d'Al-Cu. Les réservoirs de stockage de la série chinoise de lanceurs Longue Marche sont constitués d'alliages 2A14, qui sont un alliage Al-Cu-Mg-Mn-Si. des années 1970 à nos jours, la Chine a commencé à utiliser le réservoir de stockage pour la fabrication de l'alliage 2219, qui est un alliage Al-Cu-Mn-V-Zr-Ti, largement utilisé dans la fabrication de divers réservoirs de stockage pour lanceurs. Dans le même temps, il est également largement utilisé dans la structure des réservoirs de carburant à basse température pour le lancement d'armes, qui est un alliage offrant d'excellentes performances à basse température et des performances complètes.
Alliage d'aluminium pour la structure de la cabine
Depuis le développement des lanceurs en Chine dans les années 1960 jusqu'à aujourd'hui, les alliages d'aluminium destinés à la structure de la cabine des lanceurs sont dominés par les alliages de première et de deuxième génération représentés par 2A12 et 7A09, tandis que les pays étrangers sont entrés dans la quatrième génération de lanceurs. Alliages d'aluminium structurels de cabine (alliage 7055 et alliage 7085), ils sont largement utilisés en raison de leurs propriétés de haute résistance, de leur faible sensibilité à la trempe et de leur sensibilité aux entailles. 7055 est un alliage Al-Zn-Mg-Cu-Zr, et 7085 est également un alliage Al-Zn-Mg-Cu-Zr, mais sa teneur en impuretés Fe et Si est très faible et la teneur en Zn est élevée à 7,0 % ~8,0 %. Les alliages Al-Li de troisième génération représentés par 2A97, 1460, etc. ont été utilisés dans les industries aérospatiales étrangères en raison de leur haute résistance, de leur module élevé et de leur allongement élevé.
Les composites à matrice d'aluminium renforcés de particules présentent les avantages d'un module élevé et d'une résistance élevée, et peuvent être utilisés pour remplacer les alliages 7A09 pour fabriquer des longerons de cabine semi-monocoques. L'Institut de recherche sur les métaux, l'Académie chinoise des sciences, l'Institut de technologie de Harbin, l'Université Jiaotong de Shanghai, etc. ont réalisé de nombreux travaux dans la recherche et la préparation de composites à matrice d'aluminium renforcés de particules, avec des résultats remarquables.
Alliages Al-Li utilisés dans l'aérospatiale étrangère
L'application la plus réussie sur les véhicules aérospatiaux étrangers est l'alliage Weldalite Al-Li développé par Constellium et le RDC de Québec, notamment l'alliage 2195, 2196, 2098, 2198 et 2050. Alliage 2195 : Al-4.0Cu-1.0Li-0.4Mg-0.4Ag-0.1Zr, qui est le premier alliage Al-Li à être commercialisé avec succès pour la fabrication de réservoirs de stockage de carburant à basse température pour les lancements de fusées. Alliage 2196 : Al-2,8Cu-1,6Li-0,4Mg-0,4Ag-0,1Zr, faible densité, haute résistance, haute ténacité à la rupture, développé à l'origine pour les profilés de cadre de panneaux solaires Hubble, maintenant principalement utilisé pour l'extrusion de profilés d'avion. Alliage 2098 : Al-3,5 Cu-1,1Li-0,4Mg-0,4Ag-0,1Zr, initialement développé pour la fabrication du fuselage HSCT, en raison de sa haute résistance à la fatigue, il est maintenant utilisé dans le fuselage du chasseur F16 et le réservoir de carburant de lancement du vaisseau spatial Falcon. . Alliage 2198 : Al-3.2Cu-0.9Li-0.4Mg-0.4Ag-0.1Zr, utilisé pour le laminage de tôles d'avions commerciaux. Alliage 2050 : Al-3,5Cu-1,0Li-0,4Mg-0,4Ag-0,4Mn-0,1Zr, utilisé pour produire des plaques épaisses en remplacement des plaques épaisses en alliage 7050-T7451 pour la fabrication de structures d'avions commerciaux ou de composants de lancement de fusées. Par rapport à l'alliage 2195, la teneur en Cu+Mn de l'alliage 2050 est relativement faible pour réduire la sensibilité de trempe et maintenir les propriétés mécaniques élevées de la plaque épaisse, la résistance spécifique est 4 % plus élevée, le module spécifique est 9 % plus élevé, et la ténacité à la rupture est augmentée avec une résistance élevée à la fissuration par corrosion sous contrainte et une résistance élevée à la croissance des fissures de fatigue, ainsi qu'une stabilité à haute température.
Recherches chinoises sur les anneaux de forge utilisés dans les structures de fusées
La base de fabrication de lanceurs chinois est située dans la zone de développement économique et technologique de Tianjin. Il est composé d'une zone de recherche et de production de fusées, d'une zone industrielle d'application des technologies aérospatiales et d'une zone de support auxiliaire. Il intègre la production de pièces de fusée, l'assemblage de composants et les tests d'assemblage final.
Le réservoir de stockage du propulseur de fusée est formé de cylindres de connexion d'une longueur de 2 à 5 m. Les réservoirs de stockage sont en alliage d'aluminium, ils doivent donc être connectés et renforcés avec des anneaux de forgeage en alliage d'aluminium. De plus, les connecteurs, les anneaux de transition, les cadres de transition et d'autres pièces d'engins spatiaux tels que les lanceurs et les stations spatiales doivent également utiliser des anneaux de forgeage de connexion, de sorte que les anneaux de forgeage sont un type très critique de pièces de connexion et structurelles. Southwest Aluminum (Group) Co., Ltd., Northeast Light Alloy Co., Ltd. et Northwest Aluminum Co., Ltd. ont effectué beaucoup de travail dans la recherche et le développement, la fabrication et la transformation d'anneaux de forgeage.
En 2007, Southwest Aluminium a surmonté des difficultés techniques telles que le moulage à grande échelle, l'ouverture des billettes de forgeage, le laminage d'anneaux et la déformation à froid, et a développé un anneau de forgeage en alliage d'aluminium d'un diamètre de 5 m. La technologie originale de forgeage du noyau a comblé le vide national et a été appliquée avec succès à Longue Marche-5B. En 2015, Southwest Aluminium a développé le premier anneau de forgeage global en alliage d'aluminium de très grande taille, d'un diamètre de 9 m, établissant ainsi un record du monde. En 2016, Southwest Aluminum a conquis avec succès un certain nombre de technologies clés telles que le laminage et le traitement thermique, et a développé un très grand anneau de forgeage en alliage d'aluminium d'un diamètre de 10 m, qui a établi un nouveau record du monde et résolu un problème technique majeur. pour le développement du lanceur chinois lourd.
Edité par May Jiang de MAT Aluminium
Heure de publication : 01 décembre 2023
