Nickelbasierte Legierungen in der Luft- und Raumfahrtindustrie
Die Elementnummer 28 in der Periodenzüchter ist Nickel. Dieses harte und duktile Metall kann in Kombination mit anderen Metallen wie Stahl nützliche Legierungen bilden. Diese Legierungen sind magnetisch, tragen zu resistent und können extrem hohe Temperaturen standhalten. Diese Immobilien geben nickelbasierte Legierungen viele effektive Anwendungen in der Luft- und Raumfahrtindustrie.
Flugzeuge und Raumfahrzeuge sind komplexe Maschinen, die für genaue Spezifikationen entwickelt und gebaut wurden. In vielen Fällen kann der ordnungsgemäße und zuverlässige Betrieb dieser Flugzeuge eine Frage von Leben und Tod sein. Daher verlassen sich Luft- und Raumfahrtingenieure auf Nickel-basierte Legierungen, um die erforderliche Antwort bei der Begegnung mit bestimmten Situationen im Flug zu liefern. Hier finden Sie einen Überblick darüber, wie diese gemischten Metalle zur Luft- und Raumfahrtindustrie beitragen.
Nickellegierungen in Gasturbinen
Eine der besten Verwendungszwecke von Nickellegierungen ist die Gasturbinen in Flugzeugmotoren. Eine Turbine ist ein rotierender Lüfter, der eine Kraftquelle verwendet, um eine andere Stromquelle zu erzeugen, z. B. ein Wasserkraftwerk oder eine Windkraftanlage. Flugzeuggasturbinen funktionieren nach demselben Prinzip, außer dass Druckgas die Energie erzeugt, die zum Drehen der Turbine erforderlich ist. Der vom Flugzeugturbinen erzeugte Schub treibt das Flugzeug nach vorne vom Boden und in die Luft nach vorne.
Während des Zweiten Weltkriegs benötigten Gasturbinenmotoren häufige Wartung, da die hohen Temperaturen des Verbrennungsmotors die Stahllegierungen schnell korrodieren würden. Wissenschaftler und Ingenieure wandten sich an Nickellegierungen, die hitzebeständig und korrosionsresistent sind, um dieses Problem zu lösen.
Flugzeugingenieure ersetzten Edelstahllegierungen in Turbinen durch Nickellegierungen, insbesondere in der Brennkammer. In der Verbrennungskammer füllen Kraftstoffeinspritzdüsen einen kontinuierlichen Strom von Druckluft frei, und Flammenhalter halten den Luftstrom während des gesamten Fluges brennen, wenn viel Wind durch die Turbine weht. Aufgrund dieser kontinuierlichen Flamme muss die Verbrennungskammer hohen Temperaturen für eine lange Zeit standhalten. Nickellegierungen machen dies möglich.
Nachdem die Luft- und Raumfahrtingenieure den Wert von Nickellegierungen in Gasturbinen entdeckt hatten, verbesserten sie die Leistung von Nickellegierungen im Flugzeugflug weiter.
Das Hinzufügen anderer Metalle wie Wolfram und Molybdän zu den Legierungen macht sie hitzebeständiger. Die Verwendung von Beschichtungen auf Aluminiumbasis verbessert die Korrosion und die Rostbeständigkeit von Nickellegierungen. Neue Legierungsgussmethoden geben ihnen die Richtungsstärke, die sie brauchen.
Heute werden in einem einzigen Strahlmotor etwa 1,8 Tonnen Nickellegierungen verwendet. Mit diesen Nickellegierungen können Jet -Motoren etwa 20 abschließen, 000 Stunden Flug ohne größere Reparaturen. Bevor Nickellegierungen Standard wurden, hatte Flugzeuge eine Fluglebensdauer von nur 5 Stunden, was die Bedeutung von Nickellegierungen in der Luft- und Raumfahrtindustrie zeigt.
Nickellegierungen in anderen Flugzeugkomponenten
Während Nickellegierungen am besten für die Verbesserung der Effizienz von Gasturbinen bekannt sind, werden sie auch in anderen Flugzeugkomponenten verwendet.
80A -Legierung kann seine Form auch unter extrem hohen Temperaturen und großem Stress behalten. Es wird häufig in Flugzeugableitungsventilen verwendet, die heiße Abgase aus dem Motor entfernen.
Monel ist eine weitere Nickellegierung, die in Flugzeugen verwendet wird. Dieses Metall enthält 68% Nickel, 29% Kupfer und kleine Mengen an Eisen, Mangan und anderen Elementen. Monel ähnelt in vielerlei Hinsicht in vielerlei Hinsicht, hat einen hohen Widerstand gegen starker Druck (dh Zugfestigkeit) und kann geschweißt werden. Flugzeugabsaugerkrümmer, Vergaserventile und Ärmeln sowie die Zahnräder und Ketten, die das Fahrwerk steuern, verwenden alle Monellegierungen. Monel -Nieten werden auch verwendet, um Nickelstahllegierungen zu befestigen.
Nickellegierungen auf dem Mondmodul
Nickelbasierte Legierungen werden in der Luft- und Raumfahrtindustrie weit verbreitet und wurden sogar auf der Oberfläche des Mondes verwendet. In den 1960er Jahren landete das Apollo -Programm der Vereinigten Staaten 12 Astronauten auf dem Mond. Um dorthin zu gelangen, verwendeten die Astronauten ein Raumschiff, das speziell für den Mond entwickelt wurde: das Mondmodul (LM).
Laut dem National Air and Space Museum von Smithsonian wurden viele der schwarzen Außenbereiche der LM aus Nickel-Legierungen hergestellt.
Diese schwarzen Teile verwendeten eine Nickelstahllegierung, um Sonnenwärme aus dem LM zu absorbieren und reflektieren. Mit Hilfe von bis zu 25 Schichten Aluminiumbeschichtung auf der Nickellegierung schützten die Teile auch das Raumschiff vor winzigen Meteoroiden.
Die auf dem LM verwendete Nickellegierung war sehr dünn: nur {{0}}. 0 0 21 0 72 mm/{0. 0000833 Zoll dick. Zum Vergleich: Die reguläre Aluminiumfolie beträgt etwa 0,2 mm/0,0079 Zoll dick. Ein Blatt Druckerpapier ist typischerweise 0,1 mm/0,0038 Zoll dick. Diese sehr dünnen Abschnitte des Mondmoduls (LM) wurden im Film Apollo 13 von 1995 erwähnt. In der Übertragung des Raumfahrzeugs an die Erde: "sagt Jim Lovell (gespielt von Tom Hanks).
Nickellegierungen sind offensichtlich wichtig für die Geschichte der Luft- und Raumfahrt. Ohne diese hitzebeständigen und korrosionsresistenten Metalllegierungen könnten wir heute nicht so leicht die Ozeane überqueren, und der Mensch wären nicht in der Lage, auf der Oberfläche des Mondes zu gehen. Unnötig zu erwähnen, dass diese nickelbasierten Legierungen für das Moderne unverzichtbare Metalle sind.
