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高強鋁合金在航空航天領域應用情況

來源:鋁高 端制造      發(fā)布日期: 2023年08月18日
信息摘要:鋁合金因其優(yōu)良的性能,成為航空航天裝備的主要結(jié)構材料,鋁合金的發(fā)展過程主要經(jīng)歷了5代

鋁合金因其優(yōu)良的性能,成為航空航天裝備的主要結(jié)構材料,鋁合金的發(fā)展過程主要經(jīng)歷了5代。
1代鋁合金,通過時效硬化處理得到高靜強度的鋁合金,主要應用在運—5和轟—5中;第2代鋁合金,通過過時效處理工藝得到的高強耐蝕的鋁合金,主要應用在運—6、轟—6、殲—11、運—8等軍機中;第3代鋁合金,以高純?yōu)榛A,生產(chǎn)高純度的鋁合金,具有高強高韌耐蝕的優(yōu)良性能,主要應用到殲—10、梟龍、ARJ21中;第4代鋁合金,通過控制多尺度第2相為基礎的工藝得到高韌耐腐蝕抗疲勞的鋁合金,主要用在ARJ21和大運機中;第5代鋁合金在研產(chǎn)品,研制具有高淬透性的高綜合性能鋁合金,主要應用在大型航空航天運載工具中。
隨著材料技術的不斷攻關,高性能材料在航空航天工藝的發(fā)展中不斷迭代,新材料的涌現(xiàn)不斷倒逼傳統(tǒng)材料技術前進,鋁材在性能、規(guī)格方面面臨著的挑戰(zhàn),要求鋁合金材料更高強、更輕質(zhì)、更可靠和更長壽,具備極端環(huán)境下的服役性能、高強高韌耐腐蝕耐疲勞,加工后低殘余應力的大規(guī)格高性能材料。通過控制熱處理工藝、調(diào)控材料微觀組織等方法來提高鋁合金的綜合性能,滿足航空航天工業(yè)發(fā)展對材料的苛刻要求。這就需要我們應用最新的國際國內(nèi)的科研成果,加工高精密的鋁合金材料(薄板連鑄連軋、電磁鑄造、快速凝固、流變鑄造、噴射沉積、深冷加工等工藝)滿足應用場景對高強鋁合金的需求。
1.鋁合金在航空領域的主要應用
在航空裝備中,不同部位對于鋁合金材料的選材具有的選型要求。飛機上不同部位應用的鋁合金主要有2X24,7X75,7X5X等,隨著鋁合金材料工藝的不斷改進,在飛機不同部位的應用牌號也在不斷調(diào)整。
高強鋁合金材料在波音747客機上的應用主要是采用7075T6和2024T3材料較多。在波音777客機上采用的主要鋁合金牌號為7055T77、7150T77和2X24T3;在空客A380上用的鋁合金為7055/7449/7085/2024/6013/5076等合金,下機身壁板及上機身壁板都采用了鋁合金材料,其他大部分則是采用碳纖維復合材料進行減重。國產(chǎn)大飛機ARJ21中主要應用的鋁合金材料牌號主要為2X24、7050、7175、7075等。不管在在民機還是軍機中用材結(jié)構比例仍然主要以鋁合金材料為主,鋁合金在材料成本、工藝穩(wěn)定性、綜合力學性能等方面仍具有不可替代的優(yōu)勢。
2.鋁合金在航天領域的應用
鋁合金在航空航天領域的運載火箭上應用較多,主要牌號是7075、20X4、2219等,發(fā)動機裝置、主體部件、旋轉(zhuǎn)臺、遙控部分等主要是鋁合金7075,如液氧槽主要為2219,20X4主要用于衛(wèi)星流線型外罩和控溫閥部件等。此外,載人飛行器的骨架是用2024和7075鋁合金制作而成,因為這兩種鋁合金強度高,質(zhì)量輕,厚度薄。鋁合金板材在這些物體上也屢被運用,比如防護板、安全裝置、推進器等。
隨著高強輕質(zhì)鋁合金材料成型技術和加工技術不斷發(fā)展進步,本體材料性能不斷得到提升,加工成型工藝不斷提升,在制造業(yè)發(fā)揮了輕質(zhì)金屬的典型優(yōu)勢,但是仍然存在一系列的問題,需要在現(xiàn)有基礎上進一步開展如下工作:
一是不斷加大高強鋁合金材料科學基礎技術的研發(fā),從材料成分組成、熱處理工藝、加工工藝等諸多方面進行高強鋁合金材料性能的提升;
二是加強對高強鋁合金生產(chǎn)設備的開發(fā)研制,使鋁合金的傳統(tǒng)工藝向智能制造工藝快速轉(zhuǎn)變;
三是加強國際技術合作,借鑒國外的技術開發(fā)經(jīng)驗及研發(fā)理念。


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