1 Hodnota kovových materiálov extrémne odolných voči korózii
Kozmické lode pracujúce na obežnej dráhe musia čeliť niekoľkým nepriaznivým podmienkam, ako sú výrazné teplotné výkyvy, vysoká radiácia, mikrogravitácia a kozmický prach. Jedným z hlavných prvkov ovplyvňujúcich životnosť a výkon kozmickej lode je korózia. Korózia nielenže znižuje kvalitu materiálu, ale môže viesť aj k štrukturálnym poruchám, čím ohrozuje bezpečný chod kozmickej lode. Preto je výber vysoko odolných kovových materiálov proti korózii nevyhnutným spôsobom, ako zaručiť dlhodobú stabilnú prevádzku kozmických lodí v náročných podmienkach.
2 Dva praktické príklady kovových materiálov extrémne odolných voči korózii
zliatina titánu
Vďaka svojej veľkej sile, nízkej hustote a vynikajúcej odolnosti proti korózii sa zliatina titánu vo veľkej miere používa v komponentoch kozmických lodí. Pri dôležitých častiach vrátane krídel, trupu a motorov raketoplánov napríklad zliatiny titánu výrazne zvyšujú pevnosť a odolnosť komponentov proti korózii, čím sa zvyšuje životnosť kozmickej lode. Okrem toho má zliatina titánu výnimočnú biokompatibilitu, a preto sa často používa pri výrobe lekárskych nástrojov a obytných priestorov pre astronautov na vesmírnych projektoch s ľudskou posádkou.
Zliatina na báze niklu
Perfektné materiály pre systémy tepelnej ochrany kozmických lodí a komponenty motora sú zliatiny na báze niklu, pretože majú vynikajúci výkon pri vysokých teplotách a odolnosť proti korózii. Zliatiny na báze niklu si môžu udržať stabilné mechanické vlastnosti a dobrú odolnosť voči oxidácii pri vysokých teplotách, čím zabraňujú zlyhaniu komponentov v dôsledku vysokoteplotnej korózie. Okrem toho zliatiny na báze niklu ponúkajú vynikajúce zváracie a spracovateľské vlastnosti, čo uľahčuje výrobu komplikovaných tvarovaných komponentov.
čistá oceľ
Vďaka svojim skvelým mechanickým vlastnostiam a odolnosti voči korózii nachádza nehrdzavejúca oceľ svoje miesto pri stavbe kozmických lodí. Najmä v palivových nádržiach, potrubných systémoch kozmických lodí a spojovacích materiáloch použitie nehrdzavejúcej ocele výrazne zvyšuje odolnosť komponentov proti korózii a životnosť. Ďalej vhodná na výrobu komponentov pracujúcich vo veľmi nízkych teplotách je nehrdzavejúca oceľ, ktorá má silnú odolnosť voči nízkym teplotám.
Li-zliatina hliníka
Najnovšia ľahká vysokopevnostná zliatina s vysokou odolnosťou proti korózii a únavovou pevnosťou je zliatina hliníka a lítia. Pre diely, ako sú plochy krídel, trup a steny kabíny, nachádzajú zliatiny hliníka a lítia skvelé uplatnenie pri stavbe vesmírnych lodí. Mechanické vlastnosti lítiových zliatin hliníka a odolnosť proti korózii možno ďalej zlepšiť optimalizáciou zloženia zliatiny a techniky tepelného spracovania, čím sa uspokoja potreby kozmických lodí na nízku hmotnosť a vysoký výkon.
3 Trend vo vývoji kovových materiálov s vysokou odolnosťou voči korózii
Vývoj vysoko odolných kovových materiálov proti korózii sleduje nasledujúce trendy s ohľadom na neustále zdokonaľovanie leteckej techniky a rastúce potreby výkonu kozmických lodí:
Ďalšie zlepšenie vlastností materiálu
Pevnosť, húževnatosť a odolnosť proti korózii kovových materiálov s vysokou odolnosťou proti korózii sa dá ďalej zvýšiť optimalizáciou zloženia zliatiny, modernizáciou metód tepelného spracovania a postupov povrchovej úpravy. Splnenie potrieb náročnejších a nepriateľských vesmírnych nastavení pomôže zvýšiť výkon a životnosť komponentov kozmickej lode.
Tenké prevedenie
Pri zachovaní vysokej odolnosti proti korózii je ľahký dizajn významným trendom pri stavbe vesmírnych lodí. Moderná výrobná technológia a nové ľahké vysokopevnostné zliatiny pomáhajú znižovať hmotnosť kozmickej lode a zvyšovať efektivitu letu a kapacitu nákladu.
Rôznorodé materiály
Keďže sa vesmírne misie líšia, menia sa aj funkčné potreby komponentov kozmických lodí. Kovové materiály s vysokou odolnosťou voči korózii budú v budúcnosti rásť smerom k multifunkčnosti – teda odolnosti voči korózii, vysokej teplote, odolnosti voči žiareniu a biokompatibilite – aby uspokojili potreby prispôsobenia kozmickej lode náročným prostrediam.
Ochrana životného prostredia a trvalá udržateľnosť
Výskum a aplikácia vysoko odolných kovových materiálov voči korózii bude venovať väčšiu pozornosť ochrane životného prostredia a trvalej udržateľnosti v rámci svetovej dohody o ochrane životného prostredia a trvalej udržateľnosti. Ekologická výroba sa dosahuje znižovaním spotreby energie a emisií pri príprave materiálu pomocou ekologických techník prípravy a technológie recyklácie.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/3d-printing-titanium-parts-for-aerospace.html