Hochfeste, korrosionsbeständige Aluminiumlegierungsmaterialien für die Luft- und Raumfahrt
Mit der kontinuierlichen WeiterentwicklungIn der modernen Luft- und Raumfahrt, der Nuklearindustrie und der Transportindustrie werden höhere Anforderungen an die Gesamtleistung von Strukturteilen und eine neue Generation ultrahochfester Aluminiumlegierungen mit geringem Gewicht, hoher Festigkeit, hoher Zähigkeit, hoher Bruchzähigkeit und Beanspruchung gestellt Korrosionsbeständigkeit ist zweifellos die erste Wahl.
Unter ultrahochfester Aluminiumlegierung versteht man im Allgemeinen eine Aluminiumlegierung mit einer Streckgrenze über 500 MPa. Am gebräuchlichsten ist das superharte Aluminium der 7er-Serie. Diese Reihe von Aluminiumlegierungen wurde ursprünglich im Zusammenhang mit Luft- und Raumfahrtanwendungen entwickelt und hat sich mittlerweile zu den wichtigsten Strukturmaterialien für Militär- und Zivilflugzeuge weltweit entwickelt, die 70-80 % des Anteils an Flugzeugstrukturteilen ausmachen In vielen Bereichen ersetzen sie teure Titanlegierungen und werden zu einem unverzichtbaren und wichtigen Leichtbauwerkstoff.
** Hintergrund und aktuelle Situation der Entwicklung von Aluminiumlegierungen in der Luft- und Raumfahrt **
Aluminiumlegierungen werden als relativ ausgereiftes, leichtes, hochfestes Legierungsmaterial in der Luft- und Raumfahrt verwendet. Aluminiumlegierungsmaterialien werden im Allgemeinen als Strukturmaterialien verwendet und weisen eine höhere spezifische Festigkeit und bessere Verarbeitungseigenschaften als Stahl auf.
Der Luft- und Raumfahrtbereich entwickelt hauptsächlich hochfeste, hochfeste und korrosionsbeständige Aluminiumlegierungsmaterialien, um den rauen Bedingungen des Luft- und Raumfahrteinsatzes gerecht zu werden. Die Anwendung umfasst mehr Aluminiumlegierungen der Serien 2000 und 7000 auf der Grundlage der Prozessverbesserung hochfester Aluminiumlegierungen und Verbesserung der Materialformel. Durch innovative Produktionsverfahren wie Pulvermetallurgie und Strahlformen werden leichte Aluminiumlegierungsmaterialien mit besserer Leistung entwickelt und entsprechende Forschung zu Aluminiummatrix-Verbundmaterialien und superplastischen Aluminiumlegierungsmaterialien durchgeführt.
Im Entwicklungs- und Anwendungsprozess von leichten, hochfesten Aluminiumlegierungen ist das Spannungskorrosionsproblem das Hauptproblem in der gesamten Anwendungsgeschichte von Aluminiumlegierungen. Wie kann das Spannungskorrosionsproblem bei der Verwendung von hochfesten Aluminiumlegierungen abgeschwächt oder verzögert werden? Das Hauptproblem beim Auftragen einer Aluminiumlegierung.
Serie 2000AluminiumlegierungHauptlegierungselement ist hauptsächlich Cu. Dem Aluminiumlegierungsmaterial wird die entsprechende Menge an Cu-Elementen hinzugefügt, um die Festigkeit, Wärmebeständigkeit und Verarbeitungsleistung zu verbessern. Die Korrosionsbeständigkeit wird jedoch verringert, da das Cu-Element eingeführt wird Da sich interkristalline Korrosion innerhalb der Aluminiumlegierung leichter erkennen lässt, wirken sich die Elemente der Materialzusammensetzung direkt auf die Leistung der Aluminiumlegierung aus. Daher wird die Aluminiumlegierung der Serie 2000 im Allgemeinen mit reinem Aluminium oder einer Aluminiumlegierung der Serie 6000 auf der Oberfläche als elektrochemischer Schutzfilm der Hauptaluminiumlegierung beschichtet, um deren Korrosionsbeständigkeit zu verbessern. Später haben Wissenschaftler intensiv an Methoden zur Verbesserung der Spannungskorrosionsleistung verschiedener Aluminiumlegierungssorten geforscht, was den Grad der Spannungskorrosion von Aluminiumlegierungen bis zu einem gewissen Grad verzögert hat.
Im Luft- und Raumfahrtbereich besteht die Hauptzusammensetzung der Aluminiumlegierung der Serie 2000 hauptsächlich aus Aluminium (Al), Kupfer (Cu) und Magnesium (Mg), und die Hauptzusammensetzung der Aluminiumlegierung der Serie 7000 besteht aus Al, Zink (Zn), Mg und Cu . Es gibt auch einige Hochleistungsaluminiumlegierungsmaterialien (hohe Festigkeit, hohe Zähigkeit, Korrosionsbeständigkeit), die durch Zugabe einiger spezieller Elemente erhalten werden. Gegenwärtig besteht die Hauptmethode zur Herstellung von Hochleistungsaluminiumlegierungsmaterialien darin, die Schmelz- und Gießbedingungen zu ändern.
Aluminiumlegierungsmaterial ist ein wichtiges Komponentenmaterial, um den sicheren Flug von Flugzeugen zu gewährleisten. Die Auswahl und Leistungsvorhersage von Aluminiumlegierungsmaterialien in verschiedenen Teilen stehen in direktem Zusammenhang mit der Sicherheit und Zuverlässigkeit von Flugzeugen. Die Ausfallvorhersage von Aluminiumlegierungsmaterialien in der Luftfahrt steht in direktem Zusammenhang mit der Lebenssicherheit und muss umfassend beachtet werden.
** Entwicklung ausländischer Aluminiumlegierungsmaterialien für die Luft- und Raumfahrt **
In den 1960er Jahren verbesserten die Vereinigten Staaten die Basis der 7075-Aluminiumlegierung und entwickelten eine stärkere, zähere und spannungskorrosionsbeständigere 7050-Legierung, die hauptsächlich in F-18-Kompressionsstrukturteilen verwendet wird, und entwickelten dann die 7150-Legierung für die Herstellung von Boeing 757/767 und Airbus A301 sowie anderen zivilen Großflugzeug-Oberflügelstrukturen. In den 1980er Jahren entwickelten die Vereinigten Staaten und andere erfolgreich eine 7055-Legierung auf der Basis von 7150, deren Festigkeit etwa 10 % höher ist als die von 7150 und eine hohe Gesamtleistung aufweist, die für die obere Flügelhaut und den Flügelstringer von Boeing 777-Flugzeugen verwendet wird .
** Die Kluft zwischen China und dem internationalen fortgeschrittenen Niveau und die Entwicklungsrichtung **
Obwohl in China seit vielen Jahren Aluminiumlegierungsmaterialien entwickelt werden, besteht immer noch eine große Lücke im Vergleich zum internationalen fortgeschrittenen Niveau. Die spezifische Leistung ist: Erstens handelt es sich bei den Produkten größtenteils um Nachahmungen, das Aluminiumlegierungsmaterial mit umfassenden unabhängigen Rechten an geistigem Eigentum ist noch nicht verfügbar und das Standardsystem für die Herstellung von Aluminiumlegierungsmaterialien ist noch nicht etabliert; Zweitens ist die Grundlagenforschung schwach, die Entwicklungszeit kurz und die Datensammlung unzureichend. Drittens sind die Produktions- und Verarbeitungsanlagen rückständig und das Produktqualitätskontrollsystem ist nicht perfekt.
Vor diesem Hintergrund sollte die zukünftige Entwicklungsrichtung von Aluminiumlegierungsmaterialien in China wie folgt aussehen:
Ändern Sie den Inhalt und das Verhältnis von Komponentenelementen.
Entwickeln Sie Formulierungen für Aluminiumlegierungsmaterialien, die unterschiedlichen Leistungsanforderungen entsprechen, verbessern Sie die Leistung von Aluminiumlegierungen durch Ändern der Erstarrungsfeldbedingungen, verbessern Sie die Menge der Legierungselemente in fester Lösung und verbessern Sie die Leistung von Aluminiumlegierungen durch Hinzufügen von Elementen wie Zirkonium (Zr). Scandium (Sc), Erbium (Er) und andere Mikrolegierungsmethoden;
Reinigen Sie die Legierung weiter, reduzieren Sie Fe, Si und andere Verunreinigungen, kontrollieren Sie den Gehalt an Verunreinigungen und produzieren Sie hochfeste und hochfeste Aluminiumlegierungsmaterialien.
Entwickeln Sie neue WärmebehandlungstechnologienErstellen Sie verschiedene Wärmebehandlungsprozesskarten für Aluminiumlegierungen mit unterschiedlichen Leistungsanforderungen und erstellen Sie ein entsprechendes technisches Standardspezifikationssystem, um die Prozessstabilität verschiedener Qualitäten von Aluminiumlegierungen sicherzustellen.
JIYGO REFRACTORY & ABRASIVE LIMITED