Desde o início do século XX, o mundo foi varrido pela maré da exploração espacial e grandes potências entraram neste campo.
O campo da exploração espacial humana tem visto grandes oportunidades de desenvolvimento, desde a fabricação de satélites até voos espaciais tripulados. No entanto, apesar das nossas muitas conquistas, ainda enfrentamos muitas dificuldades e desafios e a investigação em diversas tecnologias ainda está numa fase inicial.
Uma das dificuldades significativas na área aeroespacial é a seleção de materiais aeroespaciais, o que impacta muito o seu desenvolvimento.
Este artigo tem como objetivo fornecer informações sobre materiais de liga metálica adequados para o campo aeroespacial e concentra-se na liga de magnésio.
Após extensa exploração, a liga de magnésio foi escolhida como componente chave dos materiais aeroespaciais. Este artigo discute os rígidos requisitos de ambiente de vida das espaçonaves no espaço, as propriedades excepcionais das ligas de magnésio e a razão pela qual as ligas de magnésio são adequadas para a fabricação de naves espaciais no campo aeroespacial.
(1) Alta densidade
O desafio de reduzir a carga de combustível tem sido uma questão premente na indústria aeroespacial.
Entre as ligas metálicas de engenharia disponíveis, a liga de magnésio se destaca por sua baixa densidade de aproximadamente 1,8g/cm3, que é cerca de dois terços da do alumínio e um quarto da do aço.
Essa baixa densidade torna viável o uso da liga de magnésio na indústria aeroespacial.
Com a gravidade específica mais leve entre todas as ligas estruturais, a liga de magnésio permite a redução de peso em peças de alumínio ou ferro sem sacrificar a resistência.
Portanto, as ligas de magnésio, por serem leves, são amplamente utilizadas em aplicações aeroespaciais.
Isto não só reduz bastante o peso da fuselagem da aeronave, como também reduz significativamente a carga de combustível, causando um impacto significativo no voo da aeronave.
(2) Relação de alta resistência
As ligas de magnésio têm alta resistência e densidade específicas.
Comparadas às ligas de alumínio e aço, as ligas de magnésio possuem propriedades superiores em termos de resistência e densidade específicas.
Portanto, materiais de liga de magnésio podem ser utilizados na montagem de aeronaves para produzir componentes que precisam suportar cargas pesadas, como cabines de naves espaciais e peças de motores.
(3) Boa dissipação de calor
Em comparação com outras ligas, as ligas de magnésio apresentam uma clara vantagem em termos de dissipação de calor.
Isso ocorre porque a diferença na temperatura do ar entre a base e o topo de um dissipador de calor feito de liga de magnésio é significativamente maior do que a dos dissipadores de calor feitos de outras ligas, levando a uma difusão de ar mais rápida no radiador de convecção e melhorando muito o calor do radiador. eficiência de dissipação.
A uma temperatura constante, um radiador feito de liga de magnésio leva metade do tempo para dissipar o calor do que um feito de liga de alumínio.
(4) Bom efeito de absorção de choque
Na faixa elástica, quando submetidas ao impacto, as ligas de magnésio sofrem deformação elástica relativamente pequena e absorvem uma grande quantidade de energia, levando à redução da vibração durante o impacto.
Como resultado, as ligas de magnésio apresentam boa capacidade de absorção de choque.
Isto também leva à redução do ruído gerado pelas colisões, fazendo com que as ligas de magnésio possuam excelente desempenho de redução de ruído. Isto pode efetivamente mitigar vários efeitos adversos do ruído nas aeronaves.
As excepcionais capacidades de absorção de choque e redução de ruído das ligas de magnésio são essenciais para garantir a segurança das aeronaves.
(5) Boa remodelação
No início de 1900, a tecnologia de fundição sob pressão foi aplicada para formar materiais de liga de magnésio.
No entanto, os métodos tradicionais de fundição sob pressão tinham limitações na remoção de defeitos superficiais e na melhoria da qualidade interna das peças fundidas. Como resultado, esforços foram feitos para melhorar o processo e avançar a tecnologia de fundição sob pressão de liga de magnésio.
As ligas de magnésio possuem propriedades favoráveis de remoldagem, tornando-as ideais para a fabricação de peças estruturais com formatos complexos e pequena capacidade de carga, como acessórios de motores e freios.
(6) Resistência à corrosão
O impacto de vários meios e condições atmosféricas nos materiais manifesta-se principalmente como corrosão e envelhecimento.
Os materiais aeroespaciais estão expostos ao contato com combustíveis de aeronaves (como gasolina e querosene), propulsores de foguetes (como ácido nítrico concentrado, tetróxido de nitrogênio e hidrazina), diversos lubrificantes e óleo hidráulico, entre outros.
A maioria dessas substâncias tem fortes efeitos corrosivos ou expansivos em materiais metálicos e não metálicos.
O processo de envelhecimento dos materiais poliméricos pode ser acelerado pela exposição prolongada ao mofo na atmosfera, à erosão do mofo causada pelo vento e à chuva e ao mofo em ambientes subterrâneos úmidos.
Portanto, a resistência à corrosão, ao envelhecimento e ao mofo são propriedades essenciais dos materiais aeroespaciais.
O magnésio, por ser o metal mais reativo, torna as ligas de magnésio suscetíveis à corrosão devido a reações em sua superfície, causando danos significativos.
Como resultado, a proteção das superfícies das ligas de magnésio é de grande importância.
No passado, as ligas de magnésio eram protegidas principalmente através da oxidação química, mas com o rápido desenvolvimento da tecnologia de oxidação anódica na década de 1980, este método substituiu a oxidação química tradicional.
Na pesquisa sobre a tecnologia de fundição atmosférica de CO2+SF6 gás e o mecanismo de proteção do SF6 matriz de liga de magnésio gasosa, verifica-se que uma camada de prioridade e a forma de filme de Mg serão geradas na superfície da liga de magnésio.
Os íons F podem ser usados como partículas médias de MgO e o Mg líquido interno para gerar ainda mais MgF2.
O material protegerá a existência entre o filme e a matriz, tornando o filme protetor mais compacto.
Devido aos problemas ambientais, os pesquisadores buscam ainda outros gases com menos poluição e que também contenham F para substituir o SF6.
As ligas de magnésio são altamente suscetíveis à corrosão de muitas substâncias alcalinas, enquanto as naves espaciais apresentam forte estabilidade em ambientes alcalinos.
(7) Algumas propriedades químicas são estáveis
As ligas de magnésio apresentam forte estabilidade em alguns compostos orgânicos, como gasolina e querosene.
Portanto, as ligas de magnésio podem ser utilizadas na fabricação de tanques de combustível para gasolina e querosene, bem como em componentes que entram em contato com a gasolina, como engrenagens de motores e freios.
Os produtos de liga de magnésio são amplamente utilizados em aeronaves civis e militares, principalmente em bombardeiros. Por exemplo, o corpo do bombardeiro B-25 é construído em liga de magnésio, com 90kg de peças extrudadas e mais de 200kg de peças fundidas.
As ligas de magnésio também são utilizadas em mísseis e em alguns componentes de satélites, como a cabine de instrumentos, a cabine traseira e o suporte do motor do míssil terra-ar Red Flag da China.
(8) Resistência à temperatura A liga de magnésio tem certa resistência a altas e baixas temperaturas e geralmente pode se adaptar ao ambiente de vida das espaçonaves no ar.
Outros materiais metálicos são propensos a derreter em certas áreas de alta temperatura do espaço.
A resistência a altas temperaturas das ligas de magnésio garante que elas possam suportar altas temperaturas.
Ao mesmo tempo, as ligas de alumínio têm a capacidade de se adaptar a ambientes de baixa temperatura e apresentar fortes propriedades de isolamento térmico, protegendo o funcionamento normal dos componentes internos da aeronave.
As ligas de magnésio também apresentam boas propriedades mecânicas em altas temperaturas e apresentam excelentes propriedades mecânicas no espaço, proporcionando uma base sólida para voos espaciais.
Na indústria aeroespacial, os requisitos de materiais para a produção de aeronaves são extremamente rigorosos e cada parte da aeronave deve atender a padrões rigorosos.
Atender a esses requisitos com materiais industriais pode ser um desafio. No entanto, as excelentes propriedades das ligas de magnésio alinham-se bem com as necessidades da indústria aeroespacial para materiais de fabricação de naves espaciais.
As ligas de magnésio são adequadas para uma ampla gama de aplicações, desde peças de carroceria até peças de motor.
A alta densidade do magnésio reduz significativamente a carga de combustível da espaçonave, permitindo tempos de voo mais longos.
A alta resistência específica e a rigidez específica garantem a estabilidade da espaçonave e proporcionam excelentes capacidades de defesa no espaço.
Suas boas propriedades de modificação apoiam a fabricação de componentes de naves espaciais.
Seu alto efeito de amortecimento oferece uma garantia confiável para espaçonaves.
Com sua resistência à corrosão, resistência a altas temperaturas e forte compatibilidade com ligas de alumínio, as ligas de magnésio têm grande potencial no espaço.
As excelentes propriedades das ligas de magnésio fazem delas um importante player na indústria aeroespacial.
