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铝合金在航空领域的具体应用

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人气:-发表时间:2019-06-11 15:02【

  铝合金在航空领域的应用有着很长的历史,这是因为铝合金经过热处理可以达到相当高的强度,但重量却很轻;它极易弯曲和机械加工,而且成本低廉。正是由于这些,它已成为现代航空领域中最常用的材料,广泛用于制造现代商用飞行器和军用飞行器,比如波音777、空客A380、波音的UCAV-无人空中格斗飞行器及波音F/A-18E/F

  一般而言,用作航空飞行器结构件的铝合金都是可热处理的,如2XXX系、6XXX系、和XXX系组别。其中7XXX系铝合金,如7075、7040、和7050组别的合金在航空飞行器构件上占据着最主要的地位。有些Al-Li合金,如2090和8090也已得到了应用。这些合金之所以得到普遍应用,首先是因为它们最为常见并且极易成型,此外,经过热处理可以得到高的强度和高的抗腐蚀性能。

  最常用的是7XXX系锻造铝合金,零件的厚度范围可从0.6㎜一直到250㎜。7075、7050铝合金的压铸件被大量地使用在半硬壳飞机的纵向构件和结构件上,有些2024和2014铝合金的压铸件也得到了同样的应用。薄板的、双面镀层的以及无镀层薄板的2024、7475和7075铝合金可用于制作机翼和机身蒙皮。薄板经过成型和组合可做成舱壁和其它的结构件,而对于重型载荷的飞机,特别是军用飞机,则大型的7075和7040锻件是最常用的。

  最近,人们更多地关注如何通过热处理使7075和7040合金板材锻件的成本最低。飞机骨架的制造商已在这种铝板的制造中(轧铝的同时进行热处理)进行了尝试,铝板经重型机加工后装配成大型的翼肋和舱壁。这种工艺的优点在于避免了先进行小零件的热处理以及更好的变形及残余应力的控制,但缺点是存在性能会沿着铝板厚度发生变化。不过这种变化已得到了详细研究,而且还进一步研究了显微组织沿铝板厚度的变化。

  由于设备能力的原因有时也会用到铸件,但其应用有限,原因就在于设计和铸件的韧性有限。像A356和A357这类典型的铸造铝合金已得到了类似的应用,但一般都用在小型的、非典型飞机零件的铸件上,如门把手和航空电子设备箱等。

  飞机设计时选择结构材料应具有高的比强度和比刚度,以减轻飞机的结构重量,改善飞行性能或增加经济效益,还应具有良好的可加工性,便于制成所需要的零件。 简单的说,因为铝合金质量轻,强度高,加工方便,价格相对便宜,所以各种飞机都以铝合金作为主要结构材料。飞机上的蒙皮、梁、肋、桁条、隔框和起落架都可以用铝合金制造。

  用于航空领域的铝合金我们通常叫做航空铝合金,其具有比强度高、加工和成形性好、成本低以及可维修性好等一系列优点,被广泛应用于飞机主体结构材料。未来新一代先进飞机在飞行速度、结构减重以及隐身等设计要求的提高,对航空铝合金的比强度、比刚度、损伤容限性能、制造成本以及结构一体化等要求大大加强。


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