Die geringe Dichte, hohe Festigkeit, hohe Temperaturbeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit und andere Qualitäten von Titan werden hauptsächlich in der Luft- und Raumfahrtindustrie verwendet.
Die Verwendung von Titan in der Raumfahrtindustrie hat auch die Ziele erreicht, das Startgewicht zu verringern, die Reichweite zu erweitern und die Kosten zu senken. Es ist ein beliebtes Material in der Luft- und Raumfahrt. Druckbehälter, Kraftstofftanks, Raketentriebwerksgehäuse, Raketendüsengehäuse, künstliche Satellitenhülle, bemannte Raumfahrzeugkabine (Haut und Strukturskelett), Fahrwerk, Mondlandefähre, Antriebssystem und andere Anwendungen können in der Rakete, Flugkörper und Raumfahrtindustrien.
Wie in den Vereinigten Staaten wird Ti-6Al-4-Legierung häufig im Gehäusematerial von Raketentriebwerken der ersten Stufe verwendet. Große zylindrische Flüssigraketenkanister, Interkontinentalraketen und Minuteman-Raketen verfügen alle über mehrere kugelförmige und ovale Motorgehäuse aus Metall. Ti-6Al-4VELI- und Ti-5Al-2.5SnELI-Legierungen sind arm an interstitiellen Elementen, insbesondere Sauerstoff, und können bei ultraniedrigen Temperaturen eingesetzt werden werden als Flüssigwasserstoffbehälter für Raketen und Flugkörper sowie als luftdichte Kammern für Mercury- und Gemini-Raumfahrzeuge verwendet. Und die erste Konstruktion des Apollo-Raumschiffs, das erfolgreich auf dem Mond gelandet ist.
Es gibt TI-7al-4Mo, Ti-3AL-2.5V, TI-13V-1CR-TI{{8} }V-3CR-3SN-3Al und Ti/B-Al-Verbundwerkstoffe zusätzlich zu industriellem Reintitan, Ti-6Al-4V, Ti-5Al-2.5Sn, Ti-6Al-4VELI und Ti-5Al-2.5SnELI, Titan und Titanlegierungen verwendet in der Raumfahrtindustrie.
Das Space Shuttle war das erste bemannte Raumschiff, das wiederverwendet werden konnte. Der Jungfernflug fand 1981 statt, nachdem die Entwicklung 1972 begonnen hatte. Das Raumschiff besteht aus einem winzigen geflügelten Schiff, einem 47- Meter langen externen Treibstofftank und einer zwei 500- Tonnen schweren Feststoffrakete Booster.
Das umlaufende Raumschiff ist 37 m lang und wiegt etwa 68 t und ist damit fast genauso groß wie das Düsenflugzeug DC-9. Es ist das größte bemannte Raumschiff der Welt. Sein Frachtraum ist 18 m lang und 5 m breit und hat eine Kapazität von 29,5 t in die Erdumlaufbahn.
Das Space Shuttle kann wie eine Rakete gestartet werden, in einer Umlaufbahn in einer maximalen Höhe von 1,000 Kilometern fliegen und wie ein Flugzeug ohne Antrieb zur Landung gleiten. Da das Shuttle in erster Linie ein Raumtransporter ist, ist eines seiner nützlichen Merkmale die Fracht, die es zur und von der Erde und ihrer Umlaufbahn transportieren kann. Titanlegierungen sind zu einem wesentlichen Material für Flugzeugmotorkomponenten geworden, um die Nutzlast zu optimieren.
Orbitale Raumfahrzeuge sollen 100 Mal fliegen und jedes Mal 7 bis 30 Tage im Weltraum verbringen. Sie sind so konzipiert, dass sie sich an die Weltraumumgebung anpassen (Vakuum, extreme Temperaturänderungen im Orbit, Hitze beim Wiedereintritt in die Atmosphäre usw.) und häufig verwendet werden, da sie bemannt sind.
1.Hochdruckbehälter
Titanlegierungen werden oft verwendet, weil sie das Gesamtgewicht des Raumfahrzeugs minimieren, das den Orbiter umkreist. Titan wird hauptsächlich in Hochdruckbehältern verwendet, in denen der lebenswichtige Kraftstoff und das Gas gespeichert sind. Die Ti-6Al-4-Legierung wird in dem leichten Behälter aus Titanlegierung verwendet, der für die NASA-Missionen Gemini und Apollo entwickelt wurde. Die eisernen Druckbehälter des Apollo-Raumfahrzeugs wurden mit einem beispiellosen Sicherheitsfaktor von 1,5 konstruiert, nachdem sie zuvor mit einem Sicherheitsfaktor von ungefähr 4 konstruiert worden waren. Weiße Sparrow-Fasern werden auf die Oberfläche des dünnwandigen Titantanks aufgetragen, um den Hochdruckspeicherbehälter herzustellen des umlaufenden Space-Shuttle-Feuerzeugs (aromatische organische Faser, hergestellt von DuPont).
Ein Druckbehälter zum Speichern von komprimiertem Gas. Der Rover und der Booster teilen sich 14 Titankanister und verlieren insgesamt 272 kg.
Ein Druckbehälter zur Aufnahme von flüssigem Treibmittel. Das Apollo-Raumschiff verwendete rund 50 Druckbehälter, von denen 85 Prozent aus Titan bestanden. Die Verwendung von Treibmitteltanks aus Titanlegierung senkte das Gewicht des Übergangsstufentriebwerks Hercules III um 35 Prozent.
2. Motorgehäuse/Gehäuse
Gehäuse für einen Feststoffraketenmotor. Das Raketentriebwerk der zweiten Stufe der Minuteman ICBM besteht aus einer Ti64-Legierung, die das Gewicht um 30 bis 40 Prozent reduziert.
Gehäuse für einen flüssigkeitsbetriebenen Raketenmotor. Die Druckschale der Brennkammer des Abstiegsmotors der Apollo-Mondlandefähre besteht aus einer Ti64-Legierung.
3. Verschiedene Strukturkomponenten
Eine Titanlegierung wird auch üblicherweise in einer Vielzahl von Strukturkomponenten verwendet. Die Druckkammer von Mercury besteht größtenteils aus Titan und macht 80 Prozent des Kabinengewichts aus. Das Gemini-Raumschiff verwendet sieben verschiedene Arten von Titanlegierungen, und es werden 570 kg Titan verwendet, was 84 Prozent des Gewichts der Struktur ausmacht. Die Halterungen, Beschläge und Befestigungselemente des Apollo-Raumfahrzeugs wurden alle aus Titan gefertigt und wiegen insgesamt 68 t.
4. Rohrleitungen für Öldruck
Die Shuttle-Hydraulikschläuche bestehen aus nahtlosen Rohren aus Ti-3Al-2.5V-Legierung, wodurch mehr als 40 % Gewicht eingespart werden können . Die Montage zahlreicher Rohre ist automatisiert, um die Anfälligkeit für Ermüdungsbruch zu verringern und die praktische Lebensdauer des Systems zu verlängern.
