文档介绍：机械工程材料论文
题目:先进铝合金在航空航天中应用
学生姓名:靖子果
学号:140103231
专业班级:机电一体化二班
指导老师:李蒙
2015年12月26日
目录
题目:先进铝合金在航空航天中应用 1
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参考文献 10
铝合金是纯铝参加一些合金元素制成的,如铝—锰合金、铝—铜合金、铝—铜—镁系硬铝合金、铝—锌—镁—铜系超硬铝合金。
1970年12月制定的变形铝及铝合金国际牌号命名体系推荐方法命名的牌号如下; 航空、航天和军事工业主要使用的铝材代表牌号是7075、7050,2024、2124。
7×××系列硬度最高,锌Zn在这个系列是主要的合金元素。以7075-T651铝合金位代表制品,其机械性能超过低碳钢。
2×××系列综合性能最好,铜Cu在这个系列是主要的合金元素,在热处理后其机械性能会相等或超过低碳钢。
以上这两个系列的生产水平是代表一个国家的军事实际力量。
1×××系列为纯铝。
3×××系列,锰Mn在这个系列是主要的合金元素。
4×××系列,硅Si在这个系列是主要的合金元素。
5×××系列,镁Mg在这个系列是主要的合金元素。
6×××系列,硅Si和镁Mg在这个系列是主要的合金元素。
物质的用途决定于物质的性质。由于铝有多种优良性能,因而铝有着极为广泛的用途。
(1)铝的密度很小, g/cm3,虽然它比较软,但可制成各种铝合金,如硬铝、超硬铝;防锈铝、铸铝等。这些铝合金广泛应用于飞机、汽车、火车、船舶等制造工业。此外,宇宙火箭、航天飞机、人造卫星也使用大量的铝及其合金。例如,一架超音速飞机约由70%的铝及其合金构成。船舶建造中也大量使用铝,一艘大型客船的用铝量常达几千吨。
(2)铝的导电性仅次于银、铜,虽然它的导电率只有铜的2/3,但密度只有铜的1/3,所以输送同量的电,铝线的质量只有铜线的一半。铝表面的氧化膜不仅有耐腐蚀的能力,而且有一定的绝缘性,所以铝在电器制造工业、电线电缆工业和无线电工业中有广泛的用途。
(3)铝是热的良导体,它的导热能力比铁大3倍,工业上可用铝制造各种热交换器、散热材料和炊具等。
(4)铝有较好的延展性(它的延展性仅次于金和银),在100 ℃~150 ℃ mm的铝箔,这些铝箔广泛用于包装香烟、糖果等,还可制成铝丝、铝条,并能轧制各种铝制品。
(5)铝的表面因有致密的氧化物保护膜,不易受到腐蚀,常被用来制造化学反应器,医疗器械,冷冻装置,石油和天然气管道等。
(6)铝粉具有银白色光泽(一般金属在粉末状时的颜色多为黑色),常用来做涂料,俗称银粉、银漆,以保护铁制品不被腐蚀,而且美观。
铝合金是飞机机体中最主要的结构材料。对于民航飞机来说,铝台金的用量一般要占到80%以上;在现代战斗机中,铝台金的用量也在60%左右。20世纪90年代以来,从亚音速民用飞机的选材情况来看,虽然铝台金的用量有所减少,但高纯、高强、高韧、耐腐蚀等先进铝合金的用量增长较侠,在2000年之后的增长幅度将更大。
表1所示是飞机结构设计准则变化而引起的对铝合金性能需求发展历程。可以看出,现代飞机结构选材对铝台金最主要的要求是高比强度、高比刚度、高断裂韧性、低裂纹扩展速率、抗疲劳、耐腐蚀和低成本等。
表1航空工业发展对铝合金的性能需求
飞机上的不同部位对材料的要求差别较大,表2给出了现代民航飞机不同结构部位对铝舍金性能r的关键要求。以新一代美国渡音公司的B一777客机为例,其不同结构部位选用了不同的新型先进铝台金,其杰出代表是在机身蒙皮等部位选用了高损伤容限、抗疲劳、耐腐蚀的2524一T3,T4,T36铝合金,在上机翼翼面、机翼梁、框、肋等部位采用了7150一T77和7055—117等超高强度铝合金。
变形铝合金在飞机各部位的典型应用见表3
2000系()和7000系(AI—Zn系)铝合金在航空铝合金中的用量最大也是最重要的,往往作为承力结构件而被广泛采用。铝合金在航空上的应用最早可以追溯到20世纪初莱特兄弟用AI—Cu—Mn铸造铝台金制备飞机发动机的曲柄箱体。早在1903年德国人Wilm就对
AI—Cu Mg系合金进行了研究,并于1906年发现了铝合金的沉淀硬化现象,由此开发出第一个可热处理强化的铝合金,从此,揭开了铝合金飞速发展的序幕。
1920年德国率先开发出了20