Hoogwaardige, corrosiebestendige aluminiumlegeringsmaterialen voor de lucht- en ruimtevaart
Met de voortdurende ontwikkelingvan de moderne lucht- en ruimtevaartsector, de nucleaire industrie en de transportindustrie worden hogere eisen gesteld aan de uitgebreide prestaties van structurele onderdelen, en een nieuwe generatie aluminiumlegeringen met ultrahoge sterkte met een laag gewicht, hoge sterkte, hoge taaiheid, hoge breuktaaiheid en spanning corrosiebestendigheid is ongetwijfeld de eerste keuze.
Aluminiumlegering met ultrahoge sterkte verwijst over het algemeen naar een aluminiumlegering met een vloeigrens van meer dan 500 MPa, en de meest voorkomende is het superharde aluminium uit de 7-serie. Deze serie aluminiumlegeringen werd oorspronkelijk ontwikkeld in de context van lucht- en ruimtevaarttoepassingen en heeft zich nu ontwikkeld tot de belangrijkste structurele materialen voor militaire en civiele vliegtuigen ter wereld, goed voor 70-80% van het aandeel structurele onderdelen van vliegtuigen, en op veel gebieden in plaats van dure titaniumlegeringen, waardoor het een onmisbaar belangrijk lichtgewicht constructiemateriaal wordt.
** Ontwikkelingsachtergrond van aluminiumlegeringen in de lucht- en ruimtevaart en huidige situatie **
Aluminiumlegering, als een relatief volwassen lichtgewicht legeringsmateriaal met hoge sterkte, wordt gebruikt in de lucht- en ruimtevaart, materialen van aluminiumlegeringen worden over het algemeen gebruikt als structurele materialen en hebben een hogere specifieke sterkte en betere verwerkingseigenschappen dan staal.
Het lucht- en ruimtevaartveld ontwikkelt voornamelijk aluminiumlegeringsmaterialen met hoge sterkte, hoge taaiheid en corrosiebestendigheid om te voldoen aan de zware omstandigheden van gebruik in de ruimtevaart. De toepassing is meer aluminiumlegering uit de 2000-serie en 7000-serie, op basis van procesverbetering van aluminiumlegeringen met hoge sterkte en verbetering van de materiaalformule. Door middel van innovatieve productieprocessen zoals poedermetallurgie en straalgieten worden lichtgewicht aluminiumlegeringsmaterialen met betere prestaties ontwikkeld, en wordt gerelateerd onderzoek naar aluminiummatrixcomposietmaterialen en superplastische aluminiumlegeringsmaterialen uitgevoerd.
In het ontwikkeling- en toepassingsproces van lichtgewicht aluminiumlegeringen met hoge sterkte is het probleem van spanningscorrosie het grootste probleem in de gehele toepassingsgeschiedenis van aluminiumlegeringen. Hoe het probleem van spanningscorrosie te verzwakken of te vertragen bij het gebruik van aluminiumlegeringen met hoge sterkte is geworden het grootste probleem bij het aanbrengen van aluminiumlegeringen.
2000 seriealuminium profielis voornamelijk Cu als het belangrijkste legeringselement, aluminiumlegeringsmateriaal om de juiste hoeveelheid Cu-element toe te voegen, bereid in de sterkte, hittebestendigheid, verwerkingsprestaties zullen beter worden verbeterd, maar de corrosieweerstand zal worden verminderd, omdat de introductie van Cu-element zal maken het gemakkelijker om interkristallijne corrosie in de aluminiumlegering te vertonen, de elementen van de materiaalsamenstelling hebben rechtstreeks invloed op de prestaties van de aluminiumlegering. Daarom wordt de aluminiumlegering uit de 2000-serie over het algemeen gecoat met puur aluminium of een aluminiumlegering uit de 6000-serie op het oppervlak als een elektrochemische beschermende film van de hoofdaluminiumlegering om de corrosieweerstand te verbeteren. Later hebben wetenschappers veel onderzoek gedaan naar methoden om de spanningscorrosieprestaties van verschillende soorten aluminiumlegeringen te verbeteren, waardoor de mate van spanningscorrosie van aluminiumlegeringen tot op zekere hoogte is vertraagd.
Op lucht- en ruimtevaartgebied is de hoofdsamenstelling van de aluminiumlegering uit de 2000-serie voornamelijk aluminium (Al), koper (Cu) en magnesium (Mg), en de hoofdsamenstelling van de aluminiumlegering uit de 7000-serie is Al, zink (Zn), Mg en Cu. . Er zijn ook enkele hoogwaardige materialen van aluminiumlegeringen (hoge sterkte, hoge taaiheid, corrosieweerstand) die worden verkregen door enkele speciale elementen toe te voegen. Momenteel is de belangrijkste methode om hoogwaardige aluminiumlegeringsmaterialen te verkrijgen het veranderen van de smelt- en gietomstandigheden.
Materiaal van aluminiumlegering is een belangrijk componentmateriaal om de veilige vlucht van vliegtuigen te garanderen. De selectie en prestatievoorspelling van materialen van aluminiumlegeringen in verschillende onderdelen houden rechtstreeks verband met de veiligheid en betrouwbaarheid van vliegtuigen. De voorspelling van defecten aan materialen van aluminiumlegeringen in de luchtvaart houdt rechtstreeks verband met de levensveiligheid en verdient uitgebreide aandacht.
** Materiaalontwikkeling van aluminiumlegeringen in de lucht- en ruimtevaart **
In de jaren zestig verbeterden de Verenigde Staten op basis van de 7075-aluminiumlegering en ontwikkelden een sterkere, hardere en meer spanningscorrosiebestendige 7050-legering, voornamelijk gebruikt in de F-18 compressieconstructieonderdelen, en ontwikkelden vervolgens een 7150-legering voor de vervaardiging van Boeing 757/767 en Airbus A301 en andere bovenvleugelconstructies van grote civiele vliegtuigen. In de jaren tachtig ontwikkelden de Verenigde Staten en andere met succes 7055-legeringen op basis van 7150, de sterkte is ongeveer 10% hoger dan die van 7150 en heeft hoge uitgebreide prestaties, die worden gebruikt voor de bovenvleugelhuid en vleugelligger van Boeing 777-vliegtuigen .
** De kloof tussen China en het internationale geavanceerde niveau en de richting van ontwikkeling **
Hoewel er in China al jarenlang materialen voor aluminiumlegeringen worden ontwikkeld, is er nog steeds een grote kloof vergeleken met het internationale geavanceerde niveau. De specifieke prestaties zijn: ten eerste zijn de producten meestal imitatie, is het aluminiumlegeringsmateriaal met uitgebreide onafhankelijke intellectuele eigendomsrechten nog niet beschikbaar en is het standaardsysteem voor de productie van aluminiumlegeringsmaterialen nog niet vastgesteld; Ten tweede is het fundamentele onderzoek zwak, is de ontwikkelingstijd kort en is de gegevensaccumulatie onvoldoende; Ten derde is de productie- en verwerkingsapparatuur achterlijk en is het productkwaliteitscontrolesysteem niet perfect.
Met het oog hierop zou de toekomstige ontwikkelingsrichting van aluminiumlegeringsmaterialen in China de volgende moeten zijn:
Verander de inhoud en verhouding van samenstellende elementen;
Ontwikkel materiaalformuleringen van aluminiumlegeringen die overeenkomen met verschillende prestatie-eisen, verbeter de prestaties van aluminiumlegeringen door de omstandigheden van het stollingsveld te veranderen, verbeter de hoeveelheid vaste oplossing van legeringselementen en verbeter de prestaties van aluminiumlegeringen door elementen toe te voegen zoals zirkonium (Zr), scandium (Sc), erbium (Er) en andere microlegeringsmethoden;
Zuiver de legering verder, verminder Fe, Si en andere onzuiverheden, controleer het gehalte aan onzuiverheden en produceer aluminiumlegeringsmaterialen met hoge taaiheid en hoge sterkte;
Ontwikkel nieuwe warmtebehandelingstechnologie, verschillende warmtebehandelingsproceskaarten opstellen voor aluminiumlegeringen met verschillende prestatie-eisen, en een overeenkomstig technisch standaardspecificatiesysteem opstellen om de processtabiliteit van verschillende soorten aluminiumlegeringen te garanderen.
JIYGO VUURSTERK EN SCHUREND LIMITED