티타늄 합금은 '우주 금속'으로 알려져 있으며 항공기 본체, 엔진 및 로켓 부품에서 대체할 수 없는 역할을 한다.
항공기 구조 부품: 티타늄 합금은 낮은 밀도, 높은 비강도, 내식성 및 내열성 덕분에 항공기 기체 구조 부품에 널리 사용된다. 현대 항공기에서 티타늄 합금의 사용 비율은 전체 구조 중량의 30%에서 35%에 이르며, 현재 필수적인 구조 재료로 자리 잡고 있다. 구체적인 적용 사례로는 착륙장치 부품, 프레임, 보강재, 기체 외판, 열차단판 등이 있다. 예를 들어, 미국 F-22 전투기의 티타늄 함량은 무려 41%에 달하며, 주 기체의 하중 지지 보와 프레임은 티타늄 합금을 일체 단조하여 제작한다.
항공 엔진: 고온용 티타늄 합금은 항공 엔진의 핵심 소재 중 하나로, 압축기 디스크, 블레이드, 케이싱 등 엔진 부품에 주로 사용된다. 이러한 부품들은 고온 조건에서 높은 강도와 우수한 열적 안정성이 요구된다. 예를 들어, IMI834 합금은 보잉 777 항공기의 대형 엔진 Trent700에 사용되고 있다. 또한 Ti-60 합금은 중국이 독자적으로 개발한 600°C급 고온 티타늄 합금으로, 뛰어난 열적 안정성과 고온 크리프 성능을 갖추고 있다.
내화성 티타늄 합금: 항공 엔진에서 티타늄 합금이 '티타늄 화재'를 일으킬 가능성을 해결하기 위해 각 국가는 내화성 티타늄 합금을 개발해왔다. 예를 들어 미국의 Alloy C(Ti-35V-15Cr) 및 러시아의 BTT-1 합금은 모두 우수한 내화성 특성을 지니며, 엔진의 고압 압축기 케이싱 및 블레이드에 적용되고 있다.
항공용 패스너: 티타늄 합금 패스너는 뛰어난 경량화 효과, 우수한 내식성 및 비자성 특성 덕분에 항공 분야에서 널리 사용된다. 예를 들어, 러시아 Il-96 항공기는 다수의 티타늄 합금 패스너를 사용하여 항공기의 무게를 크게 줄였다.
우주선 구조 재료: 티타늄 합금은 높은 강도와 낮은 밀도 특성으로 인해 우주선 구조 재료에 이상적이다. 극한의 온도 조건과 기계적 응력을 견딜 수 있는 이 재료들은 고체 연료 탱크, 로켓 엔진 부품, 달 착륙선, 도킹 어댑터 및 패스너 제조에 일반적으로 사용되며, 구조 중량과 피로 손상을 효과적으로 줄일 수 있다.
우주 왕복선: 우주 왕복선의 날개 앞부분 및 기타 부위에는 고온 저항성이 뛰어난 티타늄 합금이 사용되며, 비행 중 최대 500℃까지의 온도를 견딜 수 있습니다. 또한 티타늄 합금은 우주 왕복선의 추진 구조 프레임에도 사용되어 엔진을 지지합니다.
미사일 및 발사체: 미사일과 발사체 제조 과정에서 티타늄 합금은 벌크헤드, 스카인, 연료 탱크 등의 부품을 제작하는 데 사용되며, 이들은 고속 비행으로 인한 고온 환경을 견뎌야 합니다. 또한 터보제트 엔진 동력 시스템에서는 압축기 케이싱, 압축기 디스크, 압축기 블레이드 등의 부품에 티타늄 합금 재료가 다량 사용됩니다.
우주선 저온 환경용 재료: 티타늄 합금 TA7ELI는 낮은 온도에서 더 높은 강도와 우수한 연성 및 인성을 가지는 특수한 특성을 가지고 있어, 중국에서는 액체 수소 환경에서 사용하기 위한 저온용 20L TA7ELI 티타늄 합금 가스 실린더를 개발하였다. 이 실린더는 CZ-XX 시리즈 발사체에 사용된다.
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