馬斯克為什么選用不銹鋼造星際飛船?(不銹鋼2205用什么焊條焊接0)
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馬斯克為什么選用不銹鋼造星際飛船?
鋁合金有較好的比強度、低溫韌性是選用這種材料的主要原因。
火箭、太空飛船和空間站在太空運行時,照射不到太陽時,外界溫度可到-160-200℃,這就要求必須采用低溫韌性較好的合金,一般常規鋼材都是體心立方結構,在-196℃低溫下會變得玻璃一樣脆,錘子輕輕擊打變粉碎,這是一般鋼材無法應用航空航天的主要原因。
但是鋁合金不一樣,鋁合金是面心立方結構,材料的韌性不隨著溫度的降低而明顯改變,在低溫下也能保持較好的低溫韌性。
但是鋁合金的強度一般遠遠低于鋼的強度,目前火箭和空間站廣泛采用高強度的鋁鎂合金和鋁鋰合金,屈服強度一般在300-400Mpa,抗拉強度只有500-600Mpa,延伸率一般在10%以下,這些性能是普通鋼輕易都能達到的。
鋁合金的低密度一定程度彌補強度和韌性不足的損失,因此火箭、太空飛船和空間站一般選用鋁合金作為結構材料。
碳纖維穩態下最高工作溫度也只有150℃,這對于火箭發射來說,速度是逐步升高,速度較高時,已經達到空氣稀薄的大氣層中,溫度上升現象并不明顯,采用鋁合金和碳纖維,再加上適當的隔熱涂料,是可以接受的。
但是對于需要再入大氣層的太空飛船是難以接受的。
火箭或者飛船再入大氣層時,與大氣層劇烈摩擦,產生的溫度可高達近1600℃,這是碳纖維和鋁合金,甚至是鋼都無法承受的。
看過神州飛船返回再入大氣層都知道,飛船表面基本就是個火球,就如流星墜落沒什么倆樣。
前面說過一般的碳鋼都是體心立方結構,在低溫下(若液氮中)就如玻璃一樣脆,但是不銹鋼不是這樣,這種鋼材和鋁合金一樣也是面心立方結構,在-196℃仍然有高達100-150J的沖擊韌性,而鋁合金在-196℃下沖擊韌性一般不到50J。
在強度方面,常溫下不銹鋼的強度并不高,一般屈服強度在300-400Mpa,抗拉強度在500-600Mpa,延伸率高達25-30%,但是在低溫下強度提高50%以上,溫度越低強度越高,在-196℃下不銹鋼的屈服強度高達600-700Mpa,抗拉強度達到1000Mpa以上,延伸率還能保持在20%左右,強度幾乎是鋁合金的2倍以上,韌性也更好,采用不銹鋼做殼體碳纖維估計都能省了。
太空并不是空無一物,時刻面臨著太空垃圾和流星的襲擊,空間站或者飛船漏氣是很嚴重事故,人員瞬間都可能喪命,提高制造殼體材料的強度是保證安全的必要措施。
正如馬斯克自己所說,以前采用鋁合金和碳纖維制造,僅僅碳纖維都需要135美元/kg,加工過程產生至少30%廢料,實際成本在200美元/kg,這僅僅是碳纖維的成本,制造鋁合金的成本也不低于20美元/kg。
但是不銹鋼的價格只有3美元/kg,你說選什么。
雖然不銹鋼比較重,在SpaceX的火箭重復利用技術已經成熟的背景下,至少浪費一些燃料而已。
最后,SN8星際飛船采用不銹鋼還有一個重要原因就是耐熱能力較好。
不銹鋼的熔點達到1400℃以上,在800-900℃仍然可保持200Mpa以上抗拉強度(屈服強度在80-100Mpa),遠遠高于鋁合金。
飛船再入大氣層的最高溫度在1600℃左右,一般也就持續幾十秒時間,采用不銹鋼造殼體即使表面不加隔熱層,也很難發生機毀人亡的惡性事故。
飛船的殼體表面能承受溫度越高,對隔熱層的要求越低。
鋁合金和碳纖維能承受最高150℃的界面溫度,不銹鋼直接能承受高達800℃的界面溫度,界面溫度提高5倍以上,隔熱層厚度和要求也大幅度降低,以前隔熱層必須保證外表面1600℃情況下,內壁溫度不超過150℃的溫度,溫差達到1450℃,現在只需要隔熱到800℃就可以,隔熱要求將大幅度降低,成本也會大幅度降低,航天飛船的安全性也會大幅度提高。
不銹鋼2205用什么焊條焊接0
2205不銹鋼,可以作為壓力器皿、高壓儲藏罐,或者高壓管道來使用,但是在加工時并不能一體成型,這時候就要借助E2209焊條進行加工成型,特別是作為石油天然氣管道、高壓管道和污水處理管道等方面,在彎頭轉接位置,一定要用焊條進行焊接,才能保證接頭位置的密封性、耐腐性,以及強度。
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17-4PH不銹鋼耐低溫及抗蝕特性介紹
17-4PH不銹鋼具有高強度、高硬度,較好的焊接性能和耐腐蝕性能。
目前已經被大量的推廣運用在閥門,軸類及化纖行業及具有一定耐蝕要求的高強度零部件等。
四、17-4PH鋼材產品形式:各類鍛件、鍛坯、條桿、棒材、型材、絲材、無縫管、管件、板材、薄板、帶材。
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