Titan qotishmalari tobora astronomik teleskoplarning asosiy tayanch tuzilmalari uchun tanlanadigan materialga aylanmoqda. - Yangiliklar

Katta diafragma oynasini qo'llab-quvvatlovchi tuzilmalar uchun materiallarni tanlash Invar va C-SiC dan-yo'lga chiqmoqda.titan qotishmalari. Juda past deformatsiya xususiyatlari tufayli titanium qotishmalari ushbu tuzilmalar uchun tanlov materialiga aylanmoqda.

Nima uchun titanium qotishmasi? Ko'rib chiqilmagan asosiy ko'rsatkich
Astronomik teleskoplarning teshiklari tobora kengayib borayotgani sababli, sirt aniqligi uchun talablar jismoniy chegaralarga qarshi kuchayib bormoqda. Kosmosga asoslangan gravitatsion toʻlqin teleskopining asosiy oynasi{1}} uchun talab qilinadigan sirt aniqligi RMS l/50-dan kam yoki unga teng, yaʼni sirt ogʻishlari oʻn nanometrdan sal koʻproq oraligʻida nazorat qilinishi kerak. Ushbu miqyosda, hatto qo'llab-quvvatlovchi tuzilmadagi eng kichik o'lchamli siljish ham tasvirning buzilishiga aylanadi. Bunday tuzilmalar uchun materiallarni tanlashda an'anaviy amaliyot zichlik, Young moduli va termal kengayish koeffitsientiga e'tibor beradi. Biroq, ushbu o'ziga xos kontekstda yanada asosiy ko'rsatkich o'ynaydi: mikro-oqimdorlik kuchi. Standart oquvchanlik kuchi materialning sezilarli plastik deformatsiyaga uchragan kuchlanishini tavsiflagan bo‘lsa-da, mikro{12}}oqimlilik materialning millionga bir qism darajasida qoldiq deformatsiyaga duchor bo‘lgan holda bardosh bera oladigan kuchlanishini o‘lchaydi. NASAning Goddard kosmik parvozlar markazi uchun Battelle Memorial instituti tomonidan oʻtkazilgan materiallarni skrining natijasida koʻplab nomzodlar orasida 5-darajali (GR5) titanium qotishmasi mikro-oqiluvchanlik va zichlikka eng yuqori nisbatni taqdim etishi, mikro-oqim kuchi taxminan 480 × 10⁶ N/m² ekanligini koʻrsatdi. Qo'llab-quvvatlovchi tuzilmalar uzoq vaqt davomida oyna majmuasining og'irligini ko'tarishi kerak; agar material mikroskopik darajada uzluksiz, qaytarilmas plastik siljishini boshdan kechirsa, ko'zgu sirtining shakli asta-sekin "drift" qiladi. Bir necha yil davomida barqaror ishlashga mo'ljallangan teleskop uchun bunday drift bir lahzali deformatsiyaga qaraganda ancha zararli. Oxir-oqibat, titanium qotishmasining qiymati uning xizmat muddati davomida o'lchov barqarorligini saqlab turish qobiliyatidadir.

Termal ish sharoitlari: CTE moslashuvi faqat boshlang'ich nuqtadir
Turli xil termal sharoitlarda aniq sirt shaklini saqlash oynani qo'llab-quvvatlash dizaynidagi asosiy muammodir. 5-darajali (GR5) titanium qotishmasining termal kengayish koeffitsienti (CTE) taxminan 9,1 × 10⁻⁶ K⁻¹, zichligi 4,4 g/sm³ va elastik moduli taxminan 109 GPa. Invar yoki uglerod / kremniy karbid kompozitlari bilan solishtirganda, GR5 ning CTE darajasi juda past emas. Biroq, muhandislik materiallarini tanlash hech qachon bitta metrikaga asoslangan raqobat emas. PH500 mm shisha-keramika asosiy oyna uchun markaziy tayanch dizaynida vata ham, tayanch gilzasi ham titanium qotishmasidan yasalgan bo'lib, oyna korpusini tayanch tuzilmasi bilan bog'laydigan moslashuvchan yopishtiruvchi qatlam mavjud. Simulyatsiyalar shuni ko'rsatadiki, 40 daraja haroratning bir xil o'zgarishi sharoitida sirt aniqligi (RMS) 4,2 nm ichida qoladi va yig'ilishning asosiy chastotasi 53 Gts dan oshadi. Yopishqoq qatlam bu erda muhim rol o'ynaydi: u titanium qotishmasi va shisha keramika o'rtasidagi CTE nomuvofiqligidan kelib chiqadigan termal kuchlanishlarni o'zlashtirgan holda oynaning o'z og'irligidagi yukni engillashtiradi. GR5 titanium qotishmasining qiymati "optimal" CTE ga ega bo'lishda emas, balki-ratsional interfeys dizayni orqali-kabul qilinadigan chegaralar ichida termal stressni nazorat qilish va bir vaqtning o'zida etarli strukturaviy qat'iylikni ta'minlashdadir. Bu oddiy materialni almashtirish emas,{24}}tizim darajasidagi muhandislik yondashuvini ifodalaydi.

Ikkita konfiguratsiya: egiluvchan menteşalar va o'rnatilgan panjarali tuzilmalar
Muayyan konstruktiv dizayn nuqtai nazaridan, titanium qotishmalari oynani qo'llab-quvvatlash tizimlarida bir nechta shakllarda qo'llaniladi, turli xil konfiguratsiyalar turli dizayn falsafalarini aks ettiradi. Qattiqlikni yengish uchun egiluvchanlikdan-foydalanuvchi ilmoqlar. Xitoy Fanlar akademiyasi Nankin Astronomik optika va texnologiya instituti (NIAOT) boshchiligidagi 1,93{4}}metr aniqlikdagi o‘lchov teleskopi loyihasida tadqiqot guruhi an’anaviy{8}}o‘z-o‘zidan tekislanuvchi sharikli podshipniklarni Ti-6Al-4V (GR25) dual{21}h{20}h{20}h{20}h{20}hm{21}h{20}h20000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000larımız bilan almashtirdi. Ushbu modifikatsiya birlamchi oynadagi eksenel parazitar kuchni 60 N dan 2,5 N gacha pasaytirdi. Yanal qoʻllab-quvvatlash toʻliq ishlashi bilan birlamchi oyna 4,15 nm RMS va 24 nm PV sirt aniqligiga erishdi va doimiy ravishda RMS dizayn talablariga javob berdi. Titan qotishmalarida yuqori rentabellikga chidamlilik va nisbatan past elastik modulning kombinatsiyasi egiluvchan menteşalarga ishqalanish yoki teskari tebranishlarsiz elastik diapazonda aniq joylashishga erishishga imkon beradi. Birlashtirilgan panjara-va{29}}teri tuzilmalari-ichi bo‘sh dizayn orqali og‘irlikni kamaytiradi. Bu so'nggi yillardagi eng ilg'or yondashuvlardan biridir. Aerokosmik masofaviy datchik uchun katta{37}}konsolli kosmik oynani oʻz ichiga olgan loyihada Xitoy Kosmik Texnologiyalar Akademiyasi (CAST) 508 Instituti Shanxay Jiao Tong universiteti bilan hamkorlik qildi. Ular makro-konfiguratsiyani aniqlash uchun topologiyani optimallashtirishdan foydalanganlar, ichki tuzilish uchun tanaga markazlashtirilgan kubik (BCC) panjara va mahkamlash uchun tashqi qobiqdan foydalanganlar. Olingan qo'llab-quvvatlovchi tuzilmaning og'irligi atigi 6,5 kg bo'lib, oyna yig'ilishining umumiy massasini 16,5 kg dan past ushlab turdi. Sinov natijalari 6 yoy soniyadan kamroq oyna aylanishini va qattiq jismning 0,02 mm dan kam joy almashishini ko'rsatdi - ikkalasi ham optik moslashtirish xatolarining tolerantliklari doirasida.

Xulosa
Mikro{0}}oqimlilik va egiluvchan ilmoqlardan tortib 3D-bosma panjarali tuzilmalargacha, katta-apertura oynasini qo‘llab-quvvatlash tizimlarida titan qotishmalarining qiymati shunchaki materialni almashtirishdan ancha uzoqdir. Ularning haqiqatdan ham imkoni shundaki, keng harorat diapazonlari va uzoq muddatli -foydalanishni o'z ichiga olgan sharoitlarda nanometr{5}}darajadagi sirt figuralarining aniqligiga erishishning muhandislik imkoniyatlari. Titan sanoati uchun ushbu sohadagi muvaffaqiyat ishlab chiqarish quvvatiga emas, balki material xususiyatlarini konstruktiv dizayn echimlariga aylantirish qobiliyatiga bog'liq.

Gr7 Titanium-Pd alloy Forged Ring factory Grade 9 Titanium alloy forged bar in stock