항공기 및 우주선에서 티타늄 합금은 어디에 사용되나요?

티타늄은 항공기, 특히 엔진 팬, 압축기 디스크 및 블레이드의 주요 구조용 소재입니다. 또한 높은 하중 지지력, 내열성, 경량성 및 신뢰성을 겸비하여 발사체, 궤도 정거장, 우주선, 미사일 및 기타 까다로운 시스템에도 널리 사용됩니다.

기체 합금은 일반적으로 350°C 미만의 환경에서 사용되며, 높은 비강도, 인성, 피로 저항성 및 용접성이 요구됩니다. 대표적인 부품으로는 랜딩 기어, 프레임, 보, 외판 및 열차폐판이 있습니다. 엔진 용도로는 압축기 디스크, 블레이드, 드럼, 로터 및 케이싱이 있습니다. 일류신 Il-76은 랜딩 기어와 하중을 지탱하는 보에 고강도 BT22 티타늄을 사용하며, F-22는 고온에 노출되는 후방 동체 주변에 박벽 티타늄 구조물을 사용합니다. J-20 기체 중량에서 티타늄이 차지하는 비율은 약 20%입니다. 티타늄 패스너에는 리벳, 볼트, 잠금 볼트, 티타늄-니오븀 리벳, 접착 너트가 포함됩니다.

항공우주 설계자들이 티타늄을 선택하는 이유

1. 구조적 하중 감소: 티타늄은 밀도가 낮으면서도 강도는 중강도 강철에 근접합니다. 이러한 높은 비강도 덕분에 설계자들은 랜딩 기어, 보 및 기타 구조물에서 강철을 티타늄으로 대체할 수 있습니다.
2. 고온 내성: Ti-6Al-4V는 약 350°C에서 장시간 작동할 수 있는 반면, Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si는 압축기 부품에서 약 500°C에서 작동할 수 있습니다. 공기역학적 가열이 심해질수록 티타늄은 마그네슘이나 알루미늄보다 강도를 더 잘 유지합니다.
3. 복합 재료와의 호환성: 유사한 강성-강도 설계 거동과 비교적 유사한 전기화학 전위는 경량화를 촉진하고 갈바닉 부식 위험을 줄여줍니다.
4. 내식성 및 수명: 뛰어난 피로 수명과 내식성은 항공기 및 엔진의 긴 수명과 높은 신뢰성을 뒷받침합니다.

대표적인 적용 분야