Luftfahrt-Aluminium-Legierung: Neue Materialien, neue Ausrüstung
Aluminium, Magnesium, Titan und andere Metalle mit geringer Dichte werden gewöhnlich als Leichtmetalle bezeichnet, und die entsprechenden Aluminium-, Magnesium- und Titanlegierungen werden als Leichtmetalle bezeichnet. Die besonderen hervorragenden Eigenschaften und das Entwicklungspotenzial von Leichtmetalllegierungen führen dazu, dass die Welt der Forschung, Entwicklung und Anwendung von Leichtmetalllegierungen mehr und mehr Aufmerksamkeit schenkt.
Was ist Luftfahrt-Aluminiumlegierung?
Aluminium für die Luftfahrt ist eine hochfeste Aluminiumlegierung, die in der Luftfahrtindustrie weit verbreitet ist. Im Vergleich zu gewöhnlichen Aluminiumlegierungen stellen die in der Luftfahrt verwendeten Aluminiumlegierungen höhere Anforderungen an Festigkeit, Härte, Zähigkeit, Ermüdungsbeständigkeit und Plastizität. Luftfahrt-Aluminiumlegierung hat gute mechanische und Verarbeitungseigenschaften, und es hat eine hohe Festigkeit und gute Zähigkeit bei 150 ℃ (oder höher), die ideal für Luftfahrt-Strukturmaterialien ist.
Die bemerkenswerteste Eigenschaft der Luftfahrt-Aluminium-Legierung ist, dass seine Festigkeit durch Verformung Wärmebehandlung verbessert werden kann. Die Verformungswärmebehandlung ist ein umfassender Prozess, der die Verformungsverstärkung der plastischen Verformung mit der Phasenwechselverfestigung während der Wärmebehandlung kombiniert, um den Umformprozess und die Umformeigenschaften zu vereinheitlichen. Während der plastischen Verformung einer Flugzeuglegierung nimmt die Dichte der Defekte im Kristall zu, und diese Defekte führen zu einer Veränderung des Mikrogefüges im Material. Bei der plastischen Verformung einer Aero-Aluminiumlegierung kommt es zu Veränderungen der Kristallstruktur wie dynamische Erholung, dynamische Rekristallisation, subdynamische Rekristallisation, statische Rekristallisation und statische Erholung. Wenn diese Kristallstrukturveränderungen richtig gesteuert werden, verbessern sich die mechanischen Eigenschaften des Materials erheblich und die Lebensdauer des Materials wird erhöht.
Klassifizierung von Aluminiumlegierungen für die Luftfahrt
Es gibt viele Klassifizierungsmethoden für Aluminiumlegierungen, die in Verformungsaluminiumlegierungen und Gussaluminiumlegierungen unterteilt werden können. Die verformbare Aluminiumlegierung hält dem Druck stand und kann zu einer Vielzahl von Formen und Spezifikationen der Aluminiumlegierung verarbeitet werden, die hauptsächlich für die Herstellung von Luftfahrtgeräten verwendet wird.
Die Verformungsaluminiumlegierung kann in eine nicht wärmebehandelte und eine wärmebehandelte Aluminiumlegierung unterteilt werden. Die mechanischen Eigenschaften der nicht wärmebehandelten Aluminiumlegierung können nicht durch Wärmebehandlung verbessert, sondern nur durch Kaltverformung verstärkt werden. Dazu gehören hauptsächlich hochreines Aluminium, industrielles hochreines Aluminium, industrielles Reinaluminium und kartellrechtlich geschütztes Aluminium usw. Wärmebehandelbare verstärkte Aluminiumlegierungen können ihre mechanischen Eigenschaften durch Abschrecken und Alterung verbessern. Sie kann in hartes Aluminium, geschmiedetes Aluminium, superhartes Aluminium und spezielle Aluminiumlegierungen unterteilt werden.
Anwendung von Luftfahrt-Aluminiumlegierungen
Nach den experimentellen Daten werden die Startkosten für jedes 1 kg Gewichtsverlust des Raumfahrzeugs, das in die Luft geht, um etwa 20.000 $ gesenkt. Wenn das Gewicht des Kampfflugzeugs um 15 % reduziert wird, kann die Flugreichweite um 15 % verkürzt, die Reichweite um 20 % erhöht und die Nutzlast um 30 % gesteigert werden. Daher misst die Welt der Erforschung und Entwicklung von Leichtbauwerkstoffen für die Luft- und Raumfahrt große Bedeutung bei.
Luftfahrt-Aluminiumlegierungen werden in der Luft- und Raumfahrt aufgrund ihrer einzigartigen Vorteile wie geringe Dichte, mittlere Festigkeit, einfache Verarbeitung und Umformung, hohe Korrosionsbeständigkeit, reichlich vorhandene Ressourcen und gute Recyclingfähigkeit häufig eingesetzt. Die Außenhaut, Träger, Rippen, Unterzüge, Abstandshalter und das Fahrwerk von Flugzeugen können aus Aluminium hergestellt werden, wobei die Menge des verwendeten Aluminiums je nach Flugzeug variiert. Aufgrund des niedrigen Preises werden Aluminiumlegierungen häufig in zivilen Flugzeugen verwendet, bei denen die wirtschaftlichen Vorteile im Vordergrund stehen. Die Aluminiumlegierung, die in der Boeing 767 verwendet wird, macht beispielsweise etwa 81 % des Gewichts des Flugzeugkörpers aus. Einige Aluminiumlegierungen für die Luftfahrt haben gute kryogene Eigenschaften und können in einer Umgebung mit flüssigem Wasserstoff und Sauerstoff eingesetzt werden, so dass sie ideale Materialien für den Bau von Flüssigkeitsraketen sind. So bestehen beispielsweise die Treibstofftanks, die Oxidationstanks, die Zwischentankabschnitte, die Zwischenstufenabschnitte, die Heckabschnitte und die Instrumentenkapseln der Saturn-5-Trägerrakete, mit der die Apollo-Raumsonde gestartet wurde, alle aus Luftfahrt-Aluminiumlegierungen.
Gegenwärtig werden in der zivilen Luftfahrt hauptsächlich Gussteile aus Aluminiumlegierungen, Schmiedeteile aus Aluminiumlegierungen, großformatige Strangpressprofile aus Aluminiumlegierungen, dicke Platten aus Aluminiumlegierungen und Aluminium-Lithium-Legierungen verwendet. Die Hauptanwendungen einiger wichtiger Arten von Aluminiumlegierungen sind wie folgt.
2024 Luftfahrt-Aluminium wird für Flugzeug-Strukturteile verwendet; 2048 Luftfahrt-Aluminium-Legierung wird hauptsächlich für die Herstellung von Luft- und Raumfahrt-Strukturteilen und Waffen-Strukturteilen verwendet; 2218 wird hauptsächlich in Flugzeugmotoren und Dieselmotor-Kolben, Flugzeugmotor-Zylinderkopf, Düsentriebwerk-Laufrad und Kompressor-Ring verwendet; 2219 wird für Luft- und Raumfahrt-Raketenschweißen Oxidationsmittel Tank, Überschall-Flugzeug-Haut und Strukturteile verwendet.
