Desde principios del siglo XX, el mundo ha sido arrastrado por la marea de la exploración espacial y grandes potencias han entrado en este campo.
El campo de la exploración espacial humana ha visto grandes oportunidades de desarrollo, desde la fabricación de satélites hasta los vuelos espaciales tripulados. Sin embargo, a pesar de nuestros numerosos logros, todavía enfrentamos muchas dificultades y desafíos y la investigación de diversas tecnologías aún se encuentra en una etapa inicial.
Una de las dificultades importantes en el área aeroespacial es la selección de materiales aeroespaciales, lo que impacta en gran medida en su desarrollo.
Este artículo tiene como objetivo proporcionar información sobre materiales de aleaciones metálicas adecuados para el campo aeroespacial y se centra en las aleaciones de magnesio.
Después de una extensa exploración, se eligió la aleación de magnesio como componente clave de los materiales aeroespaciales. Este artículo analiza los estrictos requisitos del entorno de vida de las naves espaciales en el espacio, las propiedades excepcionales de las aleaciones de magnesio y la razón por la que las aleaciones de magnesio son adecuadas para la fabricación de naves espaciales en el campo aeroespacial.
(1) Alta densidad
El desafío de reducir la carga de combustible ha sido un tema apremiante en la industria aeroespacial.
Entre las aleaciones metálicas de ingeniería disponibles, la aleación de magnesio destaca por su baja densidad de aproximadamente 1,8 g/cm3, que es aproximadamente dos tercios de la del aluminio y una cuarta parte de la del acero.
Esta baja densidad hace viable el uso de aleaciones de magnesio en la industria aeroespacial.
Con la gravedad específica más ligera de todas las aleaciones estructurales, la aleación de magnesio permite reducir el peso en piezas de aluminio o hierro sin sacrificar la resistencia.
Por tanto, las aleaciones de magnesio, al ser ligeras, se utilizan ampliamente en aplicaciones aeroespaciales.
Esto no sólo reduce en gran medida el peso del fuselaje del avión, sino que también reduce significativamente la carga de combustible, lo que provoca un impacto significativo en el vuelo del avión.
(2) Relación de alta resistencia
Las aleaciones de magnesio tienen una alta resistencia y densidad específicas.
En comparación con las aleaciones de aluminio y acero, las aleaciones de magnesio tienen propiedades superiores en términos de resistencia y densidad específicas.
Por lo tanto, los materiales de aleación de magnesio se pueden utilizar en el ensamblaje de aeronaves para producir componentes que deben soportar cargas pesadas, como cabinas de naves espaciales y piezas de motores.
(3) Buena disipación de calor
En comparación con otras aleaciones, las aleaciones de magnesio tienen una clara ventaja en términos de disipación de calor.
Esto se debe a que la diferencia en la temperatura del aire entre la base y la parte superior de un disipador de calor hecho de aleación de magnesio es significativamente mayor que la de los disipadores de calor hechos de otras aleaciones, lo que lleva a una difusión del aire más rápida en el radiador y mejora en gran medida el calor del radiador. eficiencia de disipación.
A temperatura constante, un radiador fabricado con aleación de magnesio tarda la mitad en disipar el calor que uno fabricado con aleación de aluminio.
(4) Buen efecto de absorción de impactos
En el rango elástico, cuando se someten a impactos, las aleaciones de magnesio sufren una deformación elástica relativamente pequeña y absorben una gran cantidad de energía, lo que reduce la vibración durante el impacto.
Como resultado, las aleaciones de magnesio tienen una buena capacidad de absorción de impactos.
Esto también conduce a una reducción del ruido generado por las colisiones, lo que hace que las aleaciones de magnesio tengan un excelente rendimiento de reducción de ruido. Esto puede mitigar eficazmente diversos efectos adversos del ruido en las aeronaves.
Las excepcionales capacidades de absorción de impactos y reducción de ruido de las aleaciones de magnesio son esenciales para garantizar la seguridad de las aeronaves.
(5) Buena remodelación
A principios del siglo XX, se aplicó la tecnología de fundición a presión para formar materiales de aleación de magnesio.
Sin embargo, los métodos tradicionales de fundición a presión tenían limitaciones a la hora de eliminar defectos superficiales y mejorar la calidad interna de las piezas fundidas. Como resultado, se han realizado esfuerzos para mejorar el proceso y avanzar en la tecnología de fundición a presión de aleaciones de magnesio.
Las aleaciones de magnesio tienen propiedades de remoldeo favorables, lo que las hace ideales para fabricar piezas estructurales con formas complejas y pequeñas capacidades de carga, como accesorios de motores y frenos.
(6) Resistencia a la corrosión
El impacto de diversos medios y condiciones atmosféricas sobre los materiales se manifiesta principalmente como corrosión y envejecimiento.
Los materiales aeroespaciales están expuestos al contacto con combustibles de aeronaves (como gasolina y queroseno), propulsores de cohetes (como ácido nítrico concentrado, tetróxido de nitrógeno e hidracina), diversos lubricantes y aceite hidráulico, entre otros.
La mayoría de estas sustancias tienen fuertes efectos corrosivos o expansivos sobre materiales metálicos y no metálicos.
El proceso de envejecimiento de los materiales poliméricos puede acelerarse por la exposición prolongada al moho en la atmósfera, la erosión del moho causada por el viento y la lluvia y el moho en ambientes subterráneos húmedos.
Por tanto, la resistencia a la corrosión, el envejecimiento y el moho son propiedades esenciales de los materiales aeroespaciales.
El magnesio, al ser el metal más reactivo, hace que las aleaciones de magnesio sean susceptibles a la corrosión debido a reacciones en su superficie, provocando daños importantes.
Por ello, la protección de las superficies de aleaciones de magnesio es de gran importancia.
En el pasado, las aleaciones de magnesio se protegían principalmente mediante oxidación química, pero con el rápido desarrollo de la tecnología de oxidación anódica en la década de 1980, este método reemplazó la oxidación química tradicional.
En la investigación sobre la tecnología de fundición atmosférica del gas CO 2 + SF 6 y el mecanismo de protección de la matriz de aleación de magnesio del gas SF 6 , se encuentra que se generará una capa prioritaria y la forma de una película de Mg en la superficie de la aleación de magnesio.
Los iones F se pueden utilizar como partículas medianas de MgO y el líquido interno Mg para generar aún más MgF 2 .
El material protegerá la existencia entre la película y la matriz, haciendo que la película protectora sea más compacta.
Debido a problemas medioambientales, los investigadores también buscan otros gases menos contaminantes y que también contengan F para sustituir al SF 6 .
Las aleaciones de magnesio son muy susceptibles a la corrosión de muchas sustancias alcalinas, mientras que las naves espaciales exhiben una gran estabilidad en ambientes alcalinos.
(7) Algunas propiedades químicas son estables.
Las aleaciones de magnesio muestran una gran estabilidad en algunos compuestos orgánicos, como la gasolina y el queroseno.
Por tanto, las aleaciones de magnesio se pueden utilizar en la fabricación de tanques de combustible para gasolina y queroseno, así como en componentes que entran en contacto con la gasolina, como engranajes y frenos de motores.
Los productos de aleación de magnesio se utilizan ampliamente en aviones civiles y militares, especialmente en bombarderos. Por ejemplo, el cuerpo del bombardero B-25 está construido con una aleación de magnesio, con 90 kg de piezas extruidas y más de 200 kg de piezas fundidas.
Las aleaciones de magnesio también se utilizan en misiles y algunos componentes de satélites, como la cabina de instrumentos, la cabina trasera y el soporte del motor del misil tierra-aire Bandera Roja de China.
(8) Resistencia a la temperatura La aleación de magnesio tiene cierta resistencia a temperaturas altas y bajas y, en general, puede adaptarse al entorno de vida de las naves espaciales en el aire.
Otros materiales metálicos son propensos a derretirse en ciertas áreas del espacio de alta temperatura.
La resistencia a altas temperaturas de las aleaciones de magnesio garantiza que puedan soportar altas temperaturas.
Al mismo tiempo, las aleaciones de aluminio tienen la capacidad de adaptarse a entornos de baja temperatura y exhiben fuertes propiedades de aislamiento térmico, protegiendo el funcionamiento normal de los componentes internos de las aeronaves.
Las aleaciones de magnesio también tienen buenas propiedades mecánicas a altas temperaturas y excelentes propiedades mecánicas en el espacio, lo que proporciona una base sólida para los vuelos espaciales.
En la industria aeroespacial, los requisitos de materiales para la producción de aviones son extremadamente estrictos y cada parte del avión debe cumplir estándares estrictos.
Cumplir estos requisitos con materiales industriales puede ser un desafío. Sin embargo, las excelentes propiedades de las aleaciones de magnesio se alinean bien con las necesidades de la industria aeroespacial en cuanto a materiales para la fabricación de naves espaciales.
Las aleaciones de magnesio son adecuadas para una amplia gama de aplicaciones, desde piezas de carrocería hasta piezas de motores.
La alta densidad del magnesio reduce significativamente la carga de combustible de la nave espacial, lo que permite tiempos de vuelo más prolongados.
La alta resistencia específica y la rigidez específica garantizan la estabilidad de la nave espacial y proporcionan excelentes capacidades de defensa en el espacio.
Sus buenas propiedades de modificación respaldan la fabricación de componentes de naves espaciales.
Su alto efecto de amortiguación proporciona una garantía fiable para las naves espaciales.
Con su resistencia a la corrosión, resistencia a altas temperaturas y gran compatibilidad con aleaciones de aluminio, las aleaciones de magnesio tienen un gran potencial en el espacio.
Las excelentes propiedades de las aleaciones de magnesio las convierten en un actor importante en la industria aeroespacial.
