火箭用鈦合金都不用不銹鋼為什麼

1. 鈦合金和不銹鋼的區別

組成不同：鈦合金是以鈦為基礎加入其他元素組成的合金。不銹鋼的主要成分是鉻，是耐空氣、蒸汽、水等弱腐蝕介質和酸、鹼、鹽等化學浸蝕性介質腐蝕的鋼。性能不同：鈦合金是一種新型金屬，耐腐蝕、耐低溫。不銹鋼焊接性、拋光性能很強。作用不同：鈦合金主要用於製作飛機發動機壓氣機部件，其次為火箭、導彈和高速飛機的結構件。不銹鋼廣泛用於幕牆、側牆、屋頂及其它建築。

1、組成不同：鈦合金是以鈦為基礎加入其他元素組成的合金。不銹鋼的主要成分是鉻，是耐空氣、蒸汽、水等弱腐蝕介質和酸、鹼、鹽等化學浸蝕性介質腐蝕的鋼，又稱不銹耐酸鋼。

2、性能不同：鈦是一種新型金屬，性能與所含碳、氮、氫、氧等雜質有關，耐腐蝕、耐低溫。不銹鋼焊接性、拋光性能很強。

3、作用不同：鈦合金主要用於製作飛機發動機壓氣機部件，其次為火箭、導彈和高速飛機的結構件。不銹鋼廣泛用於幕牆、側牆、屋頂及其它建築。

2. 為什麼造船要用鈦合金而不用鋼材說出原因

鈦合金造船比用鋼材有三大優勢
1、鈦合金的比重只有鋼的57%,輕便，有利於船艦在海上的靈活性及載重
2、鈦合金的耐蝕性要比鋼強3倍有餘，尤其耐氯離子，效果尤其明顯
3、鈦合金材料無磁性，在軍艦上使用，有利於吸收雷達波，起到一定隱身作用

3. 火箭外殼為什麼不用鋁鈦合金或氧化鋁（質量較輕）、鎳鉻合金（耐高溫，導熱性差）、鎳鎢合金（耐高溫）

鋁合金普遍具有的一個重要缺點是耐高溫性能比較差。大多數鋁合金的使用溫度都在200度以下。而火箭在升空過程中表面和空氣劇烈摩擦，溫度都比較高。高溫下鋁合金的性能急劇下降。所以火箭外材一般都會選用一些比較耐高溫的材料。

4. 鈦合金和不銹鋼的區別

1、組成不同：

（1）鈦合金是以鈦為基礎加入其他元素組成的合金。鈦有兩種同質異晶體：882℃以下為密排六方結構α鈦，882℃以上為體心立方的β鈦。

（2）不銹鋼指耐空氣、蒸汽、水等弱腐蝕介質和酸、鹼、鹽等化學浸蝕性介質腐蝕的鋼，又稱不銹耐酸鋼。實際應用中，常將耐弱腐蝕介質腐蝕的鋼稱為不銹鋼，而將耐化學介質腐蝕的鋼稱為耐酸鋼。

2、性能不同：

（1）鈦是一種新型金屬，鈦的性能與所含碳、氮、氫、氧等雜質含量有關，最純的碘化鈦雜質含量不超過0.1%，但其強度低、塑性高。

（2）不銹鋼：焊接性；耐腐蝕性：絕大多數不銹鋼製品要求耐腐蝕性能好；拋光性能：當今社會不銹鋼製品在生產時一般都經過拋光這一工序，只有少數製品如熱水器、飲水機內膽等不需要拋光。

3、作用不同：

（1）鈦合金主要用於製作飛機發動機壓氣機部件，其次為火箭、導彈和高速飛機的結構件。

（2）304不銹鋼廣泛用於幕牆、側牆、屋頂及其它建築用途，但在侵蝕性嚴重的工業或海洋大氣中，則316不銹鋼。

(4)火箭用鈦合金都不用不銹鋼為什麼擴展閱讀

鈦合金的分類：

室溫下，鈦合金有三種基體組織，鈦合金也就分為以下三類：α合金,(α+β)合金和β合金。

1、α鈦合金

它是α相固溶體組成的單相合金，不論是在一般溫度下還是在較高的實際應用溫度下，均是α相，組織穩定，耐磨性高於純鈦，抗氧化能力強。

2、β鈦合金

它是β相固溶體組成的單相合金，未熱處理即具有較高的強度，淬火、時效後合金得到進一步強化，室溫強度可達1372～1666 MPa。

3、α+β鈦合金

它是雙相合金，具有良好的綜合性能，組織穩定性好，有良好的韌性、塑性和高溫變形性能，能較好地進行熱壓力加工，能進行淬火、時效使合金強化。

參考資料來源：網路-鈦合金

參考資料來源：網路-不銹鋼

5. SpaceX火箭為啥外表看著像不銹鋼

北京時間 3 月 4 日凌晨，馬斯克的 SpaceX 又完成了一次星艦 Starship 原型機試飛，這次代號為 SN10 的原型機終於不負眾望，圓滿完成了起飛、空中轉體、空中引擎熄火並重新點火以及最困難的降落回收。胖胖的飛船穩穩地落到了指定地點，不過在安全降落地面8分鍾後，SN10原型機再次毫無懸念的和前幾任原型機一樣「嘭」的爆炸。

星艦作為 SpaceX 面向未來的下一代發射載具，在 2017 年 9 月由馬斯克正式公布了比較確切的計劃，它未來可代替獵鷹 9 號、獵鷹重型運載火箭以及載人龍飛船等，不僅可執行地球軌道任務，也可完成登陸月球以及火星的任務。從2020年初開始測試的SN1原型機開始到剛剛完成試飛測試的SN10原型機，在累計10次的試飛測試中，只有去年8月連續發射的SN5和SN6兩架原型機安全落地後沒有爆炸，剩下的8架原型機都毫無懸念的以爆炸結束，所以早在之前每次SpaceX測試星艦原型機的時候，外界都驚呼「馬斯克又想放煙花了」。

熟悉Space X公司的都知道這是一家依靠「性價比、可回收」技術成長起來的民營航天發射公司，特別是其獵鷹9系列運載火箭憑借一級火箭回收、重復使用技術大大降低了火箭發射成本，迅速成長為航天發射領域的一匹黑馬外，更是在一定程度上引領了世界航天的發展方向。

星艦作為Space X面向未來星際航天的下一代運載火箭，依然從原始設計到火箭應用材料上深入的貫徹了「低成本帶來高性價比」的發射理念， 新一代的星艦除了一如既往的採用了回收重復使用理念外，在火箭的製造材料上也是首創性的放棄了之前運載火箭大量使用的「鋁鋰合金」等金屬材料和更高端的碳纖維材料，改為使用更常見的「不銹鋼」作為火箭箭體結構製造材料。 比如從SN1原型機開始，馬斯克就使用了301不銹鋼作為箭體製造材料，所以我們看到早前幾次SN系列原型機測試製造的畫面時，看到其明晃晃的箭體表面，實際上就是301不銹鋼的本質顏色。

至於為什麼選擇不銹鋼作為箭體製造材料，馬斯克最為直接的回答就是「便宜」。 的卻不銹鋼材料無論是從原材料的價格還是後期的加工成本來說，都要比之前火箭使用的鋁鋰合金等金屬材料便宜的多。比如早前獵鷹9運載火箭上大量使用了鋁鋰合金、鈦合金、碳纖維等高端材料，這些材料雖然強度更高的同時，質量更輕，更有利於降低火箭自身重量，提升火箭的運載力。但是這種材料不管是最貴的碳纖維、鈦合金還是鋁鋰合金價格普遍都比較高，比如獵鷹9一級火箭使用了大量鈦合金製造的箭體橫向結構環和氣動格柵舵、碳纖維製造的降落減震支腿，外加上鋁鋰合金製造的箭體材料，獵鷹9一級火箭的製造成本達到了2040萬美元。

但是大量使用不銹鋼材料製造的星艦價格超級便宜，從SN1---SN6原型機上大量使用的301不銹鋼每千克的價格只有3美元，SN7開始雖然更換為鋼性更強一些的304不銹鋼，但是價格依然很好的保持在3美元多一點，那麼對於Space X而言，更大更重的星艦製造成本反而只需要500萬美元，而且加工製造難度更低，更適合快速、批量建造。

就是不銹鋼啊

6. 運送嫦娥一號的長三甲運載火箭的某些部件使用了鈦合金,主要利用了鈦合金的什麼特性 為什麼

鈦合金的強度比較高，耐高溫性能好，在進入大氣層的過程中速度太快，空氣對它的摩擦增加，一般的金屬抵抗不了那麼高的溫度。所以就使用鈦合金了
20世紀50～60年代，主要是發展航空發動機用的高溫鈦合金和機體用的結構鈦合金，70年代開發出一批耐蝕鈦合金，80年代以來，耐蝕鈦合金和高強鈦合金得到進一步發展。耐熱鈦合金的使用溫度已從50年代的400℃提高到90年代的600～650℃。A2(Ti3Al)和r（TiAl）基合金的出現，使鈦在發動機的使用部位正由發動機的冷端（風扇和壓氣機）向發動機的熱端（渦輪）方向推進。結構鈦合金向高強、高塑、高強高韌、高模量和高損傷容限方向發展。
鈦合金是航空航天工業中使用的一種新的重要結構材料，比重、強度和使用溫度介於鋁和鋼之間，但比強度高並具有優異的抗海水腐蝕性能和超低溫性能。1950年美國首次在F-84戰斗轟炸機上用作後機身隔熱板、導風罩、機尾罩等非承力構件。60年代開始鈦合金的使用部位從後機身移向中機身、部分地代替結構鋼製造隔框、梁、襟翼滑軌等重要承力構件。鈦合金在軍用飛機中的用量迅速增加，達到飛機結構重量的20％～25％。70年代起，民用機開始大量使用鈦合金，如波音747客機用鈦量達3640公斤以上。馬赫數小於 2.5的飛機用鈦主要是為了代替鋼，以減輕結構重量。又如，美國SR-71 高空高速偵察機(飛行馬赫數為3，飛行高度26212米)，鈦占飛機結構重量的93％，號稱「全鈦」飛機。當航空發動機的推重比從4～6提高到8～10，壓氣機出口溫度相應地從200～300°C增加到500～600°C時，原來用鋁製造的低壓壓氣機盤和葉片就必須改用鈦合金，或用鈦合金代替不銹鋼製造高壓壓氣機盤和葉片，以減輕結構重量。70年代，鈦合金在航空發動機中的用量一般占結構總重量的20％～30％，主要用於製造壓氣機部件，如鍛造鈦風扇、壓氣機盤和葉片、鑄鈦壓氣機機匣、中介機匣、軸承殼體等。航天器主要利用鈦合金的高比強度，耐腐蝕和耐低溫性能來製造各種壓力容器、燃料貯箱、緊固件、儀器綁帶、構架和火箭殼體。人造地球衛星、登月艙、載人飛船和太空梭 也都使用鈦合金板材焊接件。

7. 鈦合金和不銹鋼的區別

鈦鋼又稱316L精鋼，與316L不銹鋼是同一種材料，不銹鋼的耐腐蝕性能一般隨鉻含量的增加而提高。其基本原理是，當鋼中有足夠的鉻時，在鋼的表面形成非常薄的至密的氧化膜，它可以防止進一步的氧化或義腐蝕。氧化性的環境可以強化這種膜，而還原性環境則必然破壞這種膜，造成鋼的腐蝕。鈦金其實也就是不銹鋼，和鈦鋼是一樣的東西，在專業術語中是沒有鈦金這個東西的，只是商家出於商業利益目而這樣稱呼的。各商家們為了使鈦鋼產品更有時尚與科技感，而稱它為"鈦鋼"，"鈦金"，其實鈦鋼有些是不含"鈦"的或者說鈦只是作為添加劑只有微微一點。鈦鋼用途十分廣泛，其特點是耐強酸、耐強鹼，不變色、不過敏、不變形、堅硬、光亮。多用在醫學上、名貴手錶、鋼筆和工業上等。

鈦及鈦合金密度低,只有為4.5克/立方厘米,是鋼的60%左右，鈦及鈦合金的屈服強度為207-1379MPa，無磁，導熱系數小,僅為鋼的1/5,鋁的1/3,銅的1/2;線膨脹系數小,為碳鋼的1/5,為不銹鋼的一半。鈦及鈦合金具有神奇的抗腐蝕性能，鈦的抗腐蝕性比不銹鋼強很多。在過去，化學反應器中裝熱硝酸的部件基本用的都是不銹鋼，而不銹鋼也怕非常強的腐蝕劑——熱硝酸，每隔半年，所有部件都要統統換掉，現在，用鈦及鈦合金來製造部件，可以連續工作五年到10年不更換。以上是鐵合金現貨網看到，希望能幫到您~

8. 合金熔點一般比純金屬滴，為什麼航天要用鈦合金而不用純鈦

純金屬一般塑性較強，也就是俗稱的「軟」，在較大外力作用下易發生形變。
合金可以顯著提高金屬的強度，俗稱「剛性」，可承受很大的外力而不形變。
純鈦的塑性強於鋼，不宜用在高強度場合，鈦合金則具有極高的強度，同時在接近熔點的高溫下強度不減，因此是優良的航天材料。

9. 為什麼火箭用高強度材料

飛機和火箭要承受很大的氣動磨擦產生的高溫,所以大量採用輕便,高強度且耐高溫的鈦鋰合金等才料做外殼,但是鈦合金十分昂貴,大大曾加了製造成本,現在航空發達國家越來越多地用輕便,堅固強度高的碳纖維復合才料,玻璃鋼,甚至特種塑料來制飛機外殼,但是由於不耐高溫,只能用在氣動加熱最小的部位或低速飛機,在直升機上現在已大量採用非金屬才料做外殼.

10. 馬斯克：為什麼我要用不銹鋼替代碳纖維建造星際飛船

馬斯克在一月份的推特上說，以前被稱為BFR的火箭將由不銹鋼而不是碳纖維製造。在這次《大眾機械》 雜志的獨家采訪中，他將告訴我們為什麼。

SpaceX目前在用不銹鋼材料製作巨型火箭。據我們所知，這是自20世紀50年代末阿特拉斯計劃中一些命運多舛的嘗試以來，不銹鋼材料首次用於航天器的製造。

我們之所以了解到他的舉動，是因為數周以來一直有傳聞設計會有小幅優化，但在聖誕節前幾天，馬斯克透露此次並非小幅優化。構成「星艦火箭」（此前稱為BFR，或Big Falcon Rocket或Big F-other-word Rocket）的箭體及其「超重型」（Super Heavy）助推器的最先進的碳纖維材料將被300系列不銹鋼所取代。

即將測試飛行的「星艦」火箭剛剛在SpaceX位於德克薩斯州的發射場完成組裝。這是一張未渲染過的真實圖片。——Elon Musk（@elonmusk）2019年1月11日（來源 | twitter）

1月10日，馬斯克在推特上發布了一張「星艦」測試版的照片——基本上是一架原型機，可用於亞軌道垂直起降（垂直起飛和著陸）的測試飛行，飛行高度約為16,400英尺，他稱之為「啤酒花」。

自准揭幕以來，馬斯克通過Twitter簡短直接地回答了好奇的網友們提出的一些問題。但在公布前兩周，他在位於加州霍索恩的SpaceX總部接受了《大眾機械》主編瑞安·達戈斯蒂諾的獨家采訪。他非常詳細地講述了這一變化背後自己的想法。除此以外，他也談及了更多的話題——我們很快就會給你呈現更多的內容。就目前而言，以下是他對這一重大變化的采訪實錄。

安·達戈斯蒂諾: 你一直在忙著重新設計星艦。

埃隆·馬斯克： 是的。 星艦和「超重型」火箭助推器的設計改為用特殊的不銹鋼合金。我對此考慮了很久。這種做法有點違反常理，我費了很大勁才說服團隊朝著這個方向努力。但現在我相信他們對此深信不疑，是的，他們被說服了。我們曾經尋找一種先進的碳纖維結構，但進展非常緩慢。碳纖維成本為每公斤135美元，並且有大約35％的報廢率——比如你切割纖維，其中一些就無法使用，所以實際成本接近每公斤200美元，而不銹鋼則只有3美元。。它浸漬了高強度樹脂，處理起來非常棘手，而且有60到120層。

如果你看一下高質量不銹鋼的特性，印象中它不是最輕的，可是事實上它卻是最輕的

瑞安·達戈斯蒂諾： 相比之下，不銹鋼如何呢？

埃隆·馬斯克： 對於不銹鋼來說，違反常理的一點是，雖然很明顯它便宜、進度也快很多，但印象中它不是最輕的。可是事實上它卻是最輕的。如果你看一下高質量不銹鋼的特性，不易發現的一點是，在低溫下其強度會提高50％。

大多數鋼在低溫條件下會變得非常脆。你肯定也見過在碳鋼上噴液氮的戲法——噴些液氮，然後用錘子打碳鋼，它會像玻璃一樣破碎。大多數鋼都是如此，但對於鉻鎳含量高的不銹鋼卻並非如此。鉻鎳會增加了不銹鋼的強度，並提高其延展性。所以，即使在零下330華氏度，這種不銹鋼會有12％到18％的延展性，非常有韌性，非常堅固，沒有碎裂問題。

斷裂韌性指的是這樣一種性質：如果某些東西有一個小裂縫，材料是會阻止裂縫，還是會導致裂縫擴散？因此，當經歷重復振動的多個應力循環時，材料中的小缺陷會擴散多少？

所以，有些材料可以阻止自己裂縫。

瑞安·達戈斯蒂諾： 所以有些材料可以阻止自己裂縫。

埃隆·馬斯克： 是的，比如陶瓷——像咖啡杯之類——很難阻止裂縫。一旦裂縫開始，就會像玻璃一樣直至最後完全碎裂。然而根據金屬類型的不同，某些金屬具有比其他金屬更好的斷裂韌性，而斷裂韌性可隨溫度而變化。從技術上來看，韌性是指應力-應變曲線下的區域。因此，當你對某個物體施加壓力時，這個物體會有多大的應變，或者說物體會有多大的變形？這是一個重要的效益。

不銹鋼是早期阿特拉斯計劃中使用的材料。早期的阿特拉斯是一個鋼制球罐。阿特拉斯計劃的缺陷在於這種材料太薄，以至於它會在自身重量作用下坍塌。這是一個無法經久耐用的鋼制氣球，它會像一個充氣城堡一樣坍塌，甚至無法攜帶一個很小的有效載荷。早期的阿特拉斯有多個案例是真的在發射墊上坍塌造成的災難。

不過，當你把它看做是可循環利用的飛行器時，我認為有一個很重要的技巧。看，這是鋼的另一個優點：它具有高熔點，比鋁高得多。雖然碳纖維不會熔化，但樹脂在一定溫度下會被破壞。所以通常鋁或碳纖維的材料需要一個穩定的工作溫度，大約被限制在300華氏度（約150攝氏度）左右。這個溫度並不高，在這個溫度以內只能進行一些短途旅行，或許可以超過一下限度，到350華氏度，再努力一下到400華氏度（約204攝氏度）。但是400華氏度的話，就真的到達極限了。材料會變弱，有些碳纖維雖然可以承受400華氏度，但是強度方面就會縮水。但鋼鐵可以達到1500～1600華氏度（816～871攝氏度）。

還有一件重要的事情會帶來很大的不同

瑞安·達戈斯蒂諾： 你們有一個完整的冶金團隊嗎？

埃隆·馬斯克： 我們確實有一個很棒的材料組，但最初我們會簡單地使用高品質的301不銹鋼。還有一件重要的事情會帶來很大的不同。在上升過程中，你需要一些在低溫下強度很高的東西；再入時，需要能夠承受高溫的東西。因此，隔熱罩的質量由隔熱瓦和空氣框架之間界面處的溫度決定。無論是機械的還是粘合在一起，不管接合點是什麼，這決定了隔熱罩的厚度。

例如，在龍飛船上，隔熱瓦片的厚度實際上是由隔熱罩傳到殼體的粘合線上的熱量決定的，而不是由隔熱瓦的侵蝕程度決定的。它實際上是由隔熱瓦到粘合線之間的導電性所決定的，所以在使用降落傘下降時，我們不會丟失隔熱瓦。基本上沒有人想丟掉隔熱瓦。

如果使用鋼材，就可以在1500 華氏度（816攝氏度）而不是300 華氏度（150攝氏度）的介面溫度下自如地使用，因此在介面點的溫度承受能力提高了5倍，這意味著，對於鋼結構來說，後殼的背風側不需要任何隔熱設備。

在迎風面，我想做的是有史以來第一個再生隔熱罩。像不銹鋼三明治一樣的雙層不銹鋼外殼，基本上有兩層。實際上，你只需要兩個與桁條連接的層。你可以在夾層之間放置水，然後在外層有微小的穿孔，非常微小的穿孔，除非靠近，否則根本看不到它們。這些微小的孔可以排水，等於是在使用蒸騰冷卻來冷卻火箭的迎風面。所以整件事看起來仍然是全鉻質感的，就像擺在我們面前的這個雞尾酒調酒器。但其中一方將是雙層的並且具有雙重目的，即加強機體的結構，使其不重蹈阿特拉斯命運的覆轍。你有一個隔熱罩，它作為一個結構提供雙重保障，就是這樣。

據我所知，這種做法之前從未被建議過。

瑞安·達戈斯蒂諾： 據我所知，這種做法之前從未被建議過。這是一個巨大的變化。

埃隆·馬斯克： 是的。

瑞安·達戈斯蒂諾： 鋼材來自哪裡？

埃隆·馬斯克： 它就是301不銹鋼。這么說吧，304不銹鋼是人們製作罐子的材料，儲量很多。

瑞安·達戈斯蒂諾： 這對你的進度有什麼影響？

埃隆·馬斯克： 它會加快進度。

瑞安·達戈斯蒂諾： 因為它更容易使用嗎？

埃隆·馬斯克： 是的。鋼材非常容易使用。哦，我忘了提到，碳纖維每公斤135美元，報廢率35％，所以差不多要每公斤200美元。但鋼材每公斤只需3美元。

瑞安·達戈斯蒂諾： 這是一個好主意。

埃隆·馬斯克： 是的。