Specifieke toepassingssites en vereisten van aluminiumlegeringsmaterialen voor lucht-en ruimtevaart

Luchtvaart aluminiumlegering is het backbone materiaal voor de productie van vliegtuigen en lucht-en ruimtevaartvoertuigen. Met de voortdurende verbetering van de vereisten voor vluchtprestaties, laadvermogen, brandstofverbruik, levensduur en betrouwbaarheid van de veiligheid in het hedendaagse ontwerp en de fabricage van vliegtuigen, er zijn steeds hogere eisen gesteld aan de uitgebreide prestaties en het reductie-effect van de structuren van aluminiumlegering. Met behulp van grote aluminiumlegeringsmaterialen voor CNC-frezen om integrale structurele componenten van aluminiumlegering te produceren, ter vervanging van de traditionele combinatie van meerdere aluminiumlegeringscomponenten, kan niet alleen een aanzienlijke gewichtsvermindering bereiken en de betrouwbaarheid van het serviceproces verbeteren, maar ook de assemblageprocessen van vliegtuigen en productiekosten verminderen.

Deze geavanceerde ontwerp-en productiemethode stelt zeer strenge eisen aan materialen van aluminiumlegering: de maximale dikte van smeedstukken of voorgespannen platen van aluminiumlegering moet vaak 150mm of meer bereiken, en de uitgebreide prestaties van componenten met verschillende diktes zijn zeer uniform. Tegelijkertijd moet het ook een uitstekende sterkte plasticiteit hebben, breuktaaiheid, vermoeiingsbestendigheid, spanningscorrosie en afbladderende corrosiebestendigheid.

Aluminium wordt gebruikt als het belangrijkste drijfgas voor vaste raketaanjagers in spaceshuttles vanwege de hoge volumedichtheid en de moeilijkheid bij onbedoelde ontsteking.

Aluminiumlegering platen worden gebruikt in een groot aantal lucht-en ruimtevaarttoepassingen, met complexiteit en prestatie-eisen variërend van eenvoudige componenten tot de belangrijkste dragende structuren van vliegtuigen, zoals de Airbus A340 en Boeing 777.

De vliegtuig-en ruimtevaartindustrie vertrouwen al lang op aluminiumlegeringen. Als aluminiumlegering niet in de motor wordt gebruikt, zal het eerste vliegtuig nooit kunnen vliegen. Kunstmatige satellieten zijn gemaakt van aluminium, zodat ze het proces van het oversteken van onze hete externe atmosfeer en het betreden van de ruimte kunnen overleven. Zelfs vandaag de dag gebruikt NASA nog steeds aluminium lithium hybride materialen in geavanceerde Orion-ruimtevaartuigen.

Of het nu gaat om het ontwerpen van commerciële vliegtuigen of het bouwen van precisiespaceshuttles, aluminiumlegering is een cruciaal materiaal. Aluminiumlegering wordt het meest gebruikt bij de productie van romp, vleugels en ondersteuningsconstructies, wat een reeks voordelen oplevert voor vliegtuigen en ruimtevaarttechniek.

Aluminiumlegeringen die in de lucht-en ruimtevaart worden gebruikt, worden gebruikt om omstandigheden onder nul te behandelen die worden aangetroffen in cryogeen vacuüm in de ruimte. Aan de andere kant hebben aluminiumlegeringen die worden gebruikt in de productie van vliegtuigen duurzaamheid en het vermogen om verschillende soorten corrosie te weerstaan. De hoge stabiliteit van deze legeringen maakt ze een ideale keuze voor mechanische componenten, die ook profiteren van de hoge geleidbaarheid van aluminium.

De toepassing van aluminium in de luchtvaart

Aluminium wordt veel gebruikt in vliegtuigen, voornamelijk als structurele componenten. Aluminiumlegering, vanwege zijn hoge specifieke sterkte, goede vervormbaarheid en verwerkingsprestaties, is het belangrijkste structurele materiaal van vliegtuigen, zoals huid, frame, propeller, brandstoftank, wandpaneel, en ondersteuning van het landingsgestel. De aluminium conversieratio van verschillende vliegtuigmodellen kan sterk variëren, het aandeel van aluminiumlegeringsmaterialen in Boeing 737 kan bijvoorbeeld 81% bereiken, terwijl het aandeel van aluminiumlegeringsmaterialen in Boeing 787 20% is vanwege het gebruik van een groot aantal composietmaterialen.

Aluminium dat in de luchtvaart wordt gebruikt, is voornamelijk gemaakt van vervormd aluminium, met een relatief laag aandeel gegoten materialen. Gemiddeld zijn platte gewalste materialen goed voor ongeveer 60% van het aluminiumverbruik in vliegtuigen, geëxtrudeerde materialen (buizen, staven, profielen en draden) zijn goed voor ongeveer 28%, smeedstukken zijn goed voor ongeveer 7%, en castings zijn goed voor ongeveer 5%.

Volgens de classificatie van de samenstelling van de legering bestaat luchtvaartaluminium voornamelijk uit 2 series en 7 series. De aluminiumlegeringen die tegenwoordig voor de structuur van grote vliegtuigen in verschillende landen over de hele wereld worden gebruikt, zijn voornamelijk zeer sterke 2-series (2024, 2224, 2324, 2424, 2524, enz.) en ultrahoge sterkte 7-serie (7075, 7475, 7050, 7150, 7055, 7085, enz.), Goed voor respectievelijk ongeveer 38% en 45% van het aandeel aluminium materialen in burgerluchtvaartuigen.

Mensen hebben diepgaand en systematisch onderzoek gedaan naar de samenstelling en synthesemethoden, rollen/extrusie/smeden/warmtebehandelingEnt-processen, onderdeelverwerking, karakterisering van materiaal-en structurele serviceprestaties van aluminiumlegeringen die worden gebruikt in de lucht-en ruimtevaart. De ontwikkeling van materiaalproducten heeft een reeks gevormd en er is een reeks belangrijke prestaties geleverd in de toepassing. Vooral sinds het einde van de jaren tachtig, met de geleidelijke vorming van schadetolerantie en duurzaamheidsontwerpcriteria voor vliegtuigen, zijn hogere eisen gesteld aan de uitgebreide prestaties van materialen zoals sterkte, breuktaaiheid, corrosieweerstand, en weerstand tegen vermoeiing. De huidige ontwikkelingsrichting van aluminiumlegeringen is het ontwikkelen van dikke plaatmaterialen met lage interne spanning, en een groot aantal dikke platen wordt gebruikt in het productieproces om de vorming van integrale structurele componenten te bereiken, het vervangen van de eerder geassembleerde componenten met veel onderdelen (Figuur 2). De wijdverbreide acceptatie van grote integrale wandpaneelconstructies is een belangrijk middel geworden voor de nieuwe generatie vliegtuigen om de structurele efficiëntie te verbeteren, het aantal onderdelen te verminderen, de kosten te verlagen en de ontwikkelingscycli te verkorten. Na het gebruik van integrale versterkte wandpanelen op het Boeing B747-vliegtuig, nam het aantal onderdelen af van 129 naar 7, wat resulteerde in een kostenreductie van 25%. De levensduur van de scheurvoortplanting en de reststerkte werden beide met drie keer verhoogd.

Generatie één vliegtuig, generatie één materialen, luchtvaart aluminium heeft zich ontwikkeld tot de derde generatie aluminiumlegering materiaal vertegenwoordigd door aluminium lithiumlegering. De ontwikkeling van luchtvaartaluminium kent drie fasen: de eerste fase was van de jaren 1930 tot de jaren 1960. De 2-serie aluminiumlegering maakte alle metalen vliegtuigen mainstream, terwijl de 7-serie aluminiumlegering vertegenwoordigd door de vroege 7075 het mogelijk maakte voor passagiersvliegtuigen om in de stratosfeer te vliegen, met representatieve modellen als DC-3, B-29 en 70; De tweede fase was van de jaren zestig tot negentig, Toen een reeks nieuwe aluminiumlegeringen uit de 7-serie zoals 7050 en 7055 werd ontwikkeld, die de specifieke sterkte verbeterden, rekening houdend met de vermoeidheidskenmerken. Representatieve modellen waren de A300-serie en 777; De derde fase is van 2000 tot heden. In de competitie van composietmaterialen zijn de derde generatie aluminiumlegeringen vertegenwoordigd door aluminium lithiumlegeringen in toenemende mate overgenomen door nieuwe vliegtuigmodellen, waaronder A220, China's C919, enz. Representatieve merken zijn Kenlian's 2050 en 2196, evenals Alcoa's 2099 en 2397. Naast aluminium lithiumlegeringen zijn composieten op basis van aluminium en superplastic gevormde aluminiumlegeringen ook belangrijke onderzoeksrichtingen voor luchtvaartaluminium.