티타늄 대. 비행기 부품 제조에 사용되는 알루미늄

항공기 부품 제조에 사용되는 재료의 다양성이 확대되고 있습니다. 유리 섬유, 탄소 섬유 및 열가소성 수지와 같은 항공기 복합재는 더 많은 항공기 부품을 만드는 데 점점 더 많이 활용되고 있습니다.

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다용도성, 가벼운 무게 및 내구성은 비행기, 제트기 또는 기타 항공기의 다양한 부품에 적합한 복합재를 만드는 주요 특성 중 일부에 불과합니다.

그러나 알루미늄 및 티타늄과 같은 기존 항공기 재료는 이 업계의 표준으로 남아 있으며 그 이유는 많습니다. 항공기 알루미늄과 티타늄은 항상 복제할 수 없는 장점을 제공하므로 이러한 금속은 항공기를 비행 상태로 유지하고 효율성과 안전성을 극대화하는 데 특히 관련이 있습니다.

항공우주 분야에서 이 두 재료의 특성과 보급률을 조사할 때 알루미늄과 티타늄을 비교하여 이들이 사용되는 이유와 위치, 그리고 항공기 부품에서 최적의 성능을 달성하기 위한 더 나은 선택을 더 잘 이해하는 것도 가치가 있습니다.

항공기 등급 알루미늄은 뛰어난 중량 대비 강도 비율이 돋보이며, 이는 항공기 부품을 얇고 가벼우며 강도 손실 없이 공기역학적으로 유지하는 데 이상적입니다. 알루미늄은 또한 신뢰할 수 있는 전기 전도체이자 우수한 열 전도체입니다. 크리프 저항성 및 인장 강도와 같은 요소는 특정 알루미늄 합금에 따라 다릅니다.

항공기 등급 티타늄은 알루미늄보다 밀도가 높지만 여전히 항공기 금속 중에서 경량 옵션으로 간주됩니다. 동일한 수준의 열 및 전기 전도성을 제공하지 않습니다. 그러나 내식성, 다른 재료와의 호환성 및 강도로 인해 과도한 중량이나 부식 취약성 없이 견고한 강도가 요구되는 일부 항공기 부품에 사용하는 것이 더 좋습니다.

어떤 비행기 부품이 티타늄과 알루미늄 등급으로 만들어지나요?

항공우주 복합재는 현재 상업용 항공기 구조의 대부분을 차지하고 있지만 알루미늄은 티타늄 다음으로 가장 널리 사용되는 소재입니다. 눈에 띄지는 않지만 다른 재료와 함께 강철도 사용됩니다.

항공우주 등급 알루미늄은 비행기의 동체, 날개 스킨, 카울 및 구조 일부에 주로 사용됩니다. 알루미늄은 가볍고 유연성이 높으며 내부식성이 뛰어나 이러한 요소에 적합한 소재입니다. 그러나 이러한 장점 외에도 알루미늄은 접근 가능하며, 지각에서 가장 풍부한 금속 중 하나이자 세 번째로 가장 풍부한 원소이므로 다른 항공우주 합금에 비해 상대적으로 저렴합니다.

다양한 등급의 티타늄이 비행기 프레임, 엔진 부품, 랜딩 기어, 항공기 시스템 및 부품에 사용됩니다. 예를 들어 Ti-10V-2Fe-3A1 등급은 우수한 경화성, 고강도, 피로 및 부식에 대한 저항성으로 인해 랜딩 기어에 사용됩니다. 이와 대조적으로 Ti-8A1-1Mo-1V 등급의 내열성은 항공기 압축기 블레이드 및 압축기 디스크에 유용합니다.

항공기 알루미늄 및 티타늄의 새로운 제조 공정

기존 기계 가공 및 금속 가공은 알루미늄, 티타늄 및 인코넬과 같은 기타 항공우주 등급 재료로 만든 항공기 부품을 생산하는 주요 제조 방법이었습니다. 이러한 공정은 여전히 ​​부품을 생산하는 데 사용되지만, 적층 제조라고도 알려진 3D 프린팅과 같은 새로운 방법이 항공기 부품을 생산하는 데 활용되고 있습니다.

초기 단계에서 3D 프린팅은 복합 항공기 재료에 적합할 수 있는 폴리머로 부품을 만드는 데에만 유용했지만 티타늄이나 알루미늄과 같은 금속의 경우에는 그렇지 않습니다. 이는 인쇄 가능한 금속 분말의 개발과 레이저 분말층 융합과 같은 향상된 인쇄 방법으로 바뀌었습니다.

티타늄과 알루미늄 부품 모두 분말 버전의 금속을 사용하여 3D 프린팅할 수 있습니다. 그러나 이 공정에서는 재료의 무결성이 크게 감소하고 다공성 및 균열과 같은 문제로 인해 강도가 저하될 수 있습니다. 그러나 이러한 문제는 향상된 제조 방법과 금속 분말에 직접 추가되는 세라믹 나노와이어와 같은 강화 요소의 도입을 통해 해결되고 있습니다.