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【协会科普丛书】锂铝合金:隐代飞机新型资料

浏览次数:时间: 2019-07-06

  (1)Al-Mg-Li系合金。以前苏联开辟的1420合金为典型代表,我国商标5A90,是铝锂合金大规模投入贸易使用的者。该系合金是铝锂合金中密度最低的一类。δ’(Al3Li)是其次要的析出强化相,Mg元素起固溶强化感化。该类合金具有中等强度、优异的耐蚀性和超卓的焊接性,也是目前我国使用最为普遍和成熟的铝锂合金。

  做为航空航上帝要的布局材料,铝锂合金遭到全世界的普遍注沉。铝锂合金正在锻制、轧制等方面的手艺逐步成熟,正在先辈加工制制手艺上也取得了必然的成绩,如剪切手艺、旋压手艺、辊锻成形、大塑性成形手艺等方面不竭立异。此中美、俄等国相关铝锂合金轧制、挤压、锻制出产手艺曾经达到出产制制普凡是规铝合金的程度。然而因为材料本身机能,塑性和断裂韧性低,室温成形能力较坚苦,严沉障碍了其大规模贸易化使用的脚步。

  据统计,将来几十年我国的飞机可能需要上万架次,这还不包罗加入国际合作,若是国产铝锂合金方面还不克不及独挡一面,那么将会是一个很是大的丧失。因而,我国应加大研发力度,开辟和研制新型超低密度、高强高韧、高毁伤容限铝锂合金,构成具有自从立异学问产权的合金系统,满脚我国航空航天范畴对新型铝锂合金的火急需求。前往搜狐,查看更多

  我国目前也已控制了航空铝锂合金的手艺,如铝锂合金大扁锭取圆锭的锻制手艺等,并成功将铝锂合金正在C919大型客机打算、“天宫一号”资本舱等项目长进行了使用。但针对铝锂合金的根本研究仍然较弱,次要依托国外供应商,得不到成形、热处置工艺等环节手艺的支撑,离大规模工业化出产及使用还有必然距离。

  “一代材料,一代飞机”,是世界航空成长史的实正在写照。航空布局材料凡是处于材料范畴的最前沿,其手艺含量之高和手艺难度之大,表白它无愧于高手艺范畴的一员。2017年5月5日,我国具有自从学问产权的C919大型客机成功首飞,牵动着国人的眼球,这也是我国初次大规模正在客机中采用新型铝锂合金材料。

  (2)Al-Cu-Li系合金。为了逃求高强度,Al-Cu-Li系合金以Cu和Li为次要合金元素。Cu元素的插手能够使合金发生θ’(Al2Cu)和T1(Al2CuLi)等时效析出相,具有较着的时效强化感化。次要代表有美国Alcoa公司研制的2090、2097合金以及前苏联开辟的1450、1460合金。可是该类铝锂合金具有较低的塑性和断裂韧性,而且各向同性严沉,导致其难以经济无效地使用于航空航天范畴零部件中。

  进入90年代当前,学者们不再逃求合金的全面机能,降低了锂含量,开辟出一系列具有特殊劣势的合金,铝锂合金的成长也因而进入第三阶段。第三代铝锂合金正在军用飞机、平易近用客机和曲升飞机上获得普遍利用,次要用于机身框架、襟翼翼肋、垂曲安靖面、整流罩、进气道唇口、舱门、油门等部位。

  铝锂合金研制开辟的成长过程次要能够分为三个阶段。第一阶段为初步摸索阶段。1958年,美国Alcoa铝业公司成功开辟出2020合金并使用正在海军RA-5C军用飞机上,获得了6%的减沉结果,铝锂合金一下子惹起人们的留意。可是该类合金制制坚苦、断裂韧性低、缺口性高,利用十年后就遏制了出产,铝锂合金的成长也慢慢停歇。

  (3)Al-Li-Cu-Mg系合金。第三代铝锂合金和部门第二代铝锂合金都属于该类合金。该类合金以Cu和Li元素为从,Mg元素为辅,并添加Ag、Mn、Zn等合金化元素。这些合金化元素正在改善合金塑性、热变形性、抗侵蚀性、焊接性等方面起到了必然的感化。因而该类合金次要具有高强、高韧、抗应力侵蚀、可焊、低各向同性等特征。虽然密度较Al-Mg-Li系合金高,但比拟于保守铝合金仍然有较为凸起的分析劣势。代表性的有第二代8090、2297合金,第三代2099、2198合金等。

  第二阶段为快速成长阶段。20世纪60年代,石油危机迸发,迫于对节约能源的紧迫需求,铝锂合金的含锂量添加至2 wt.%以上,以获得较着的减沉结果。前苏联初次多量量将1420铝锂合金用于米格-29、苏-35和役机和雅克-36舰载机等军机上。美国洛克西德公司操纵8090合金铆接制制了鼎力神无效载荷舱,减轻质量高达182kg。虽然第二代铝锂合金取得了令人注目的研究和使用,但仍存正在诸如塑韧性及强度程度较低、各向同性问题、出产工艺难度大等错误谬误。

  跟着我国手艺程度的成长、科技的前进以及能源的紧缺,航空航天工业对材料轻量化和分析机能的要求也越来越高。家喻户晓,锂(Li) 是天然界最轻的金属元素。人们发觉,正在铝合金中每添加1%的Li,能够降低3%的合金密度,提高6%的弹性模量。铝锂合金取代常规铝合金,能够使布局质量减轻10-20%,刚度提高15-20%。这让二十世纪六十年代才起头成长起来的铝锂合金快速成为航空航天工业的“最新法宝”。因为具有密度低、弹性模量高、比强度和比刚度高档特点,铝锂合金一跃成为航空航天工业中最具合作力的轻质高强布局材料。