प्रक्षेपण वाहनों में उच्च-स्तरीय एल्यूमीनियम मिश्र धातु सामग्री का अनुप्रयोग

रॉकेट ईंधन टैंक के लिए एल्यूमीनियम मिश्र धातु

संरचनात्मक सामग्री रॉकेट बॉडी संरचना डिजाइन, विनिर्माण और प्रसंस्करण प्रौद्योगिकी, सामग्री तैयारी प्रौद्योगिकी और अर्थव्यवस्था जैसे मुद्दों की एक श्रृंखला से निकटता से संबंधित हैं, और रॉकेट की टेक-ऑफ गुणवत्ता और पेलोड क्षमता का निर्धारण करने की कुंजी हैं। सामग्री प्रणाली की विकास प्रक्रिया के अनुसार, रॉकेट ईंधन टैंक सामग्री की विकास प्रक्रिया को चार पीढ़ियों में विभाजित किया जा सकता है। पहली पीढ़ी 5-श्रृंखला एल्यूमीनियम मिश्र धातु है, अर्थात, अल-एमजी मिश्र धातु। प्रतिनिधि मिश्र धातु 5A06 और 5A03 मिश्र धातु हैं। उनका उपयोग 1950 के दशक के अंत में P-2 रॉकेट ईंधन टैंक संरचनाओं के निर्माण के लिए किया गया था और आज भी उपयोग किया जाता है। 5A06 मिश्र धातु में 5.8% Mg से 6.8% Mg होता है, 5A03 एक Al-Mg-Mn-Si मिश्र धातु है चीन के लॉन्ग मार्च श्रृंखला के प्रक्षेपण यान के भंडारण टैंक 2A14 मिश्रधातुओं से बने हैं, जो एक Al-Cu-Mg-Mn-Si मिश्रधातु है। 1970 के दशक से वर्तमान तक, चीन ने 2219 मिश्रधातु निर्माण भंडारण टैंक का उपयोग शुरू किया है, जो एक Al-Cu-Mn-V-Zr-Ti मिश्रधातु है, जिसका व्यापक रूप से विभिन्न प्रक्षेपण यान भंडारण टैंकों के निर्माण में उपयोग किया जाता है। साथ ही, इसका व्यापक रूप से हथियार प्रक्षेपण निम्न-तापमान ईंधन टैंकों की संरचना में भी उपयोग किया जाता है, जो उत्कृष्ट निम्न-तापमान प्रदर्शन और व्यापक प्रदर्शन वाला एक मिश्रधातु है।

केबिन संरचना के लिए एल्यूमीनियम मिश्र धातु

1960 के दशक से अब तक चीन में प्रक्षेपण वाहनों के विकास के बाद से, प्रक्षेपण वाहनों के केबिन संरचना के लिए एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं में पहली पीढ़ी और दूसरी पीढ़ी के मिश्र धातुओं का प्रभुत्व है, जिनका प्रतिनिधित्व 2A12 और 7A09 करते हैं, जबकि विदेशी देशों ने केबिन संरचनात्मक एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं (7055 मिश्र धातु और 7085 मिश्र धातु) की चौथी पीढ़ी में प्रवेश किया है, वे अपनी उच्च शक्ति गुणों, कम शमन संवेदनशीलता और पायदान संवेदनशीलता के कारण व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं। 7055 एक Al-Zn-Mg-Cu-Zr मिश्र धातु है, और 7085 भी एक Al-Zn-Mg-Cu-Zr मिश्र धातु है, लेकिन इसकी अशुद्धता Fe और Si सामग्री बहुत कम है, और Zn सामग्री 7.0% ~ 8.0% पर उच्च है।

कण-प्रबलित एल्यूमीनियम मैट्रिक्स कंपोजिट में उच्च मापांक और उच्च शक्ति के लाभ होते हैं, और इसका उपयोग सेमी-मोनोकोक केबिन स्ट्रिंगर बनाने के लिए 7A09 मिश्र धातुओं के स्थान पर किया जा सकता है। धातु अनुसंधान संस्थान, चीनी विज्ञान अकादमी, हार्बिन प्रौद्योगिकी संस्थान, शंघाई जियाओतोंग विश्वविद्यालय आदि ने कण-प्रबलित एल्यूमीनियम मैट्रिक्स कंपोजिट के अनुसंधान और तैयारी में उल्लेखनीय प्रगति करते हुए बहुत काम किया है।

विदेशी एयरोस्पेस में प्रयुक्त Al-Li मिश्रधातु

विदेशी एयरोस्पेस वाहनों पर सबसे सफल अनुप्रयोग वेल्डलाइट अल-ली मिश्र धातु है जिसे कॉन्स्टेलियम और क्यूबेक आरडीसी द्वारा विकसित किया गया है, जिसमें 2195, 2196, 2098, 2198 और 2050 मिश्र धातु शामिल हैं। 2195 मिश्र धातु: Al-4.0Cu-1.0Li-0.4Mg-0.4Ag-0.1Zr, जो रॉकेट प्रक्षेपणों के लिए कम तापमान वाले ईंधन भंडारण टैंकों के निर्माण के लिए सफलतापूर्वक व्यावसायीकृत होने वाली पहली अल-ली मिश्र धातु है। 2196 मिश्र धातु: Al-2.8Cu-1.6Li-0.4Mg-0.4Ag-0.1Zr, कम घनत्व, उच्च शक्ति, उच्च फ्रैक्चर कठोरता, मूल रूप से हबल सौर पैनल फ्रेम प्रोफाइल के लिए विकसित 2098 मिश्र धातु: Al-3.5 Cu-1.1Li-0.4Mg-0.4Ag-0.1Zr, मूल रूप से HSCT धड़ के निर्माण के लिए विकसित की गई थी, इसकी उच्च थकान शक्ति के कारण, अब इसका उपयोग F16 लड़ाकू धड़ और अंतरिक्ष यान फाल्कन लॉन्च ईंधन टैंक में किया जाता है। 2198 मिश्र धातु: Al-3.2Cu-0.9Li-0.4Mg-0.4Ag-0.1Zr, वाणिज्यिक विमान शीट को रोल करने के लिए उपयोग किया जाता है। 2050 मिश्र धातु: Al-3.5Cu-1.0Li-0.4Mg- 0.4Ag-0.4Mn-0.1Zr, वाणिज्यिक विमान संरचनाओं या रॉकेट लॉन्चिंग घटकों के निर्माण के लिए 7050-T7451 मिश्र धातु मोटी प्लेटों को बदलने के लिए मोटी प्लेटों का उत्पादन करने के लिए उपयोग किया जाता है। 2195 मिश्र धातु की तुलना में, 2050 मिश्र धातु की Cu+Mn सामग्री शमन संवेदनशीलता को कम करने और मोटी प्लेट के उच्च यांत्रिक गुणों को बनाए रखने के लिए अपेक्षाकृत कम है, विशिष्ट शक्ति 4% अधिक है, विशिष्ट मापांक 9% अधिक है, और फ्रैक्चर क्रूरता उच्च तनाव संक्षारण क्रैकिंग प्रतिरोध और उच्च थकान दरार विकास प्रतिरोध, साथ ही उच्च तापमान स्थिरता के साथ बढ़ जाती है।

रॉकेट संरचनाओं में प्रयुक्त होने वाले छल्लों के निर्माण पर चीन का अनुसंधान

चीन का प्रक्षेपण यान निर्माण केंद्र तियानजिन आर्थिक और तकनीकी विकास क्षेत्र में स्थित है। इसमें एक रॉकेट अनुसंधान और उत्पादन क्षेत्र, एक एयरोस्पेस प्रौद्योगिकी अनुप्रयोग उद्योग क्षेत्र और एक सहायक सहायक क्षेत्र शामिल हैं। यह रॉकेट पुर्जों के उत्पादन, घटकों के संयोजन और अंतिम संयोजन परीक्षण को एकीकृत करता है।

रॉकेट प्रणोदक भंडारण टैंक 2 मीटर से 5 मीटर लंबे सिलेंडरों को जोड़कर बनाया जाता है। भंडारण टैंक एल्यूमीनियम मिश्र धातु से बने होते हैं, इसलिए उन्हें एल्यूमीनियम मिश्र धातु फोर्जिंग रिंगों से जोड़ा और मजबूत किया जाना चाहिए। इसके अलावा, कनेक्टर, ट्रांज़िशन रिंग, ट्रांज़िशन फ़्रेम और अंतरिक्ष यान के अन्य भागों जैसे प्रक्षेपण यान और अंतरिक्ष स्टेशनों में भी कनेक्टिंग फोर्जिंग रिंगों का उपयोग करने की आवश्यकता होती है, इसलिए फोर्जिंग रिंग एक बहुत ही महत्वपूर्ण प्रकार के कनेक्टिंग और संरचनात्मक भाग हैं। साउथवेस्ट एल्युमिनियम (ग्रुप) कंपनी लिमिटेड, नॉर्थईस्ट लाइट एलॉय कंपनी लिमिटेड और नॉर्थवेस्ट एल्युमिनियम कंपनी लिमिटेड ने फोर्जिंग रिंगों के अनुसंधान एवं विकास, निर्माण और प्रसंस्करण में बहुत काम किया है।

2007 में, साउथवेस्ट एल्युमीनियम ने बड़े पैमाने पर ढलाई, फोर्जिंग बिलेट खोलना, रिंग रोलिंग और शीत विरूपण जैसी तकनीकी कठिनाइयों को पार करते हुए 5 मीटर व्यास वाली एक एल्यूमीनियम मिश्र धातु फोर्जिंग रिंग विकसित की। मूल कोर फोर्जिंग तकनीक ने घरेलू कमी को पूरा किया और लॉन्ग मार्च-5बी में सफलतापूर्वक लागू की गई। 2015 में, साउथवेस्ट एल्युमीनियम ने 9 मीटर व्यास वाली पहली सुपर-लार्ज एल्यूमीनियम मिश्र धातु समग्र फोर्जिंग रिंग विकसित की, जिसने एक विश्व रिकॉर्ड बनाया। 2016 में, साउथवेस्ट एल्युमीनियम ने रोलिंग फॉर्मिंग और हीट ट्रीटमेंट जैसी कई प्रमुख कोर तकनीकों में सफलतापूर्वक विजय प्राप्त की, और 10 मीटर व्यास वाली एक सुपर-लार्ज एल्यूमीनियम मिश्र धातु फोर्जिंग रिंग विकसित की, जिसने एक नया विश्व रिकॉर्ड बनाया और चीन के भारी-भरकम प्रक्षेपण यान के विकास में एक प्रमुख तकनीकी समस्या का समाधान किया।

MAT एल्युमिनियम से मे जियांग द्वारा संपादित