관리자  (Homepage)  2013-01-11 14:28:15, 조회 : 210, 추천 : 25

티타늄(17) 합금의 내부식성 용도: 우주항공 

내부식 사용용도(Corrosion Resistance Application)
1)우주항공(Aerospce)
에너지 비용의 증가로 연료의 효율적 사용에 관심을 고조시켰고

이것은 비행기의 구조 프레임을 효율적으로 사용하고 무게를

줄이고 엔진을 더 높은 온도에서 가동하여 효율성을 개선하는데

역점이 주어졌다. 티타늄은 이두가지 모두에 장점을 제공했다.

티타늄의 증가된 초기비용이 더 낮은 가동 유지보수로 부터의

세이빙에 의한 통합비용(오프셋)보다도 훨씬 더 많았다.이유는

제조과정에서의 주의와 특수공정을 위한 요구조건 뿐만아니라

티타늄의 높은 원자재 비용때문이였다. 에너지 비용이

점차적으로 증가함으로 인해 티타늄과 그합금의 항공산업에

소요가 계속 증가하였다. 초창기 티타늄은 시트형태로 비해기

주요한 열과 관련된 기관실,배기시라우드, 방화벽등 주로 구조

요소로 사용되었다. 우주하공 로켓의 우주자동차, 연료탱크를

위한 구조용도에서 항공기의 카고이동기구, 날개구조와

스라트트랙, 엔진마운팅등의 단조품의 증가로 이어졌다. 보편적인

용도는 고강도의 티타늄합금 볼트/넛트용도 엿다. 보잉707에서

1958년에 80Kg의 티타늄이 사용되엇다. 1969년 3850kg이 보잉747에

사용되었고 1971 멕드날드DC-10기에서는 5500Kg으로서 총비행기

무게의 10%를 차지했다. 멕드날드 더글라스 F15는 34%차지하는

7000Kg이 사용되었다. 합금 Al-62222S(Ti-6Al-2Sn-2Zr-2Cr-2Mo-0.23Si)가

 F22 Airframe의 2/3고 Ti-6Al-4V가 나머지1/3이였다.

무게에 비한 고강도 티타늄합금은 Pratt and Whitney J57엔진에서

1952년에 200Kg의 무게를 줄이며 콤퍼레셔 블레이드 디스크에

사용되었다. 그 이후로 지금은 25%-30% 대부분의 비행기 가스터빈엔진에

사용되고 있다. 티타늄합금은 엔진의 하부나 중간부분의 블레이드나

디스크제작에 사용되어지고 있고 또한 팬제트바이패스 엔진의 팬을

위해 사용되고 있다.티타늄시트는 통산적으로 엔진 케이스나 배기

시스템에 사용되고 있다.

알파베타 합금 Ti-6Al-4V는 일반적으로 콤프레셔의 냉각부품에

사용되어 지고 있다. 그리고 유사 알파합금은 높은 크리프가 요구되는

곳에 사용되고 있다. 그리고 최근 다른 새로운 합금이 개발되어졌다.

저온 용도로는 더 높은 인장강도와 경도를 가진 합금을 필요로 한다.

이 목적으로 개발된 합금은 트란세이지나 코로나5(Ti-4.5Al-5Mo-1.5Cr)라

불리는 합금들과 같이 좋은 강도의 베타 메트릭스내에 알파 판재의 제한된

보급 목적으로 강도를 위해 높게 베타-안전화되었다. 니켈베이스의 디스크나

블레이드를 대체하기 위한 고온에서의 사용을 위해서는 초고온용도와

그리프저항을 그대화하는 여러 조건을 필요로 한다. 이것은 베타 열처리된

유사 알파합금에 의하여 가능하게 되었다. 고강도와 경도를 제공하는

새로운 합금, 즉 항공기 구조를 위한 효율적인 구조 개선의 결과로 나온 합금들은
Ti-10V-2Fe-3Al(10-2-3)
Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn(15-3-3-3)
Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr(3-8-6-4-4)이다
합금10-2-3은 보잉 757기에 강도1241Mpa(180ksi), 파쇄강도55Mpa-m1/

2(50ksi-in1/2), 철에 비교해 40%,같은 강도의 Ti-Al-4V와 비교해 25% 무개

경감효과로 사용되어졌다. 이 합금은 80-90kg(175-200lbs) 무개경감으로

보잉757의 주요 랜딩기어 빔, 베어링 하우징, 보조 트랙, 그리고 각종 문의

부품으로 사용되어졌다. 코로나-5(Corona-5)는 강도1034Mpa(150ksi),

파쇄강도110Mpa-m1/2(100ksi-in1/2), Ti-6Al-4V,Ti-15-3-3-3합금보다 17%

무개 경감효과를 보이고, CP 그레이드 티타늄과 비교되는 성형성을 갖고

아닐드상태에서 인장강도 약 772Mpa(112ksi)나타내는 냉간 성형 판재

합금이다. 이 합금은 시간이 경과함에 따라 1241Mpa(180ksi)의 인장강도가 될

수 있고 또한 상당한 정도의 무개경감효과를 발휘할 수 있다. 이 합금은 상당한

정도의 무개경감효과를 보이면서 시간의 경과에 따라 1241Mpi(180ksi)까지

강화될 수 있다. 이 합금의 판재는 고용화처리나 수냉처리 없이, 그래서 어떤

뒤틀림없이 냉간 성형후 직접 에이지드 될 수 있다. 베타C 혹은 합금C(Alloy C)

라고 불리는 합금 Ti-3-8-6-4-4는 스프링용이나 대구경 볼트/너트용으로

사용된다. 이합금으로 만들어진 스프링은 가격이 비싸지만 무개를 60%줄일

수 있고 절보다는 부피를 반으로 줄일 수 있다.

고온 환경에서의 항공용도에서 티타늄 MMC들은 무개에 비해 강도가 뛰어나기

때문에 많은 장점을 제공한다. 티타늄과 알루미늄의 합금의 고온에서의 높은

강도 특성, 특히 높은 니오비움 2상(2 Phase) 알미늄 합금, 실리콘 카바이트

섬유, 다른 보강 재질들에 대해서는 이미 언급한 바 있다. 다른 보강섬유 예를

들면 알루미나나 티타늄 디보라이드은 역시 재 평가되고 있다.뭉치기 전에

적층하는 방법으로 직조섬유나 금속박 대체 사용은 매우 경제적이다. HIP나

진공 열 압축이 복합묵의 결합에 사용되어 진다. HIP 결합 전에 유도 플라즈마

분무 메트릭스가 개발되었고 드름에 감긴 섬유에 용해된 금속을 뿌리는

 방법이 있다.