مواد آلیاژ آلومینیوم با مقاومت بالا و مقاوم در برابر خوردگی برای هوافضا
با توسعه مستمردر زمینه هوافضای مدرن، صنعت هسته ای و صنعت حمل و نقل، الزامات بالاتری برای عملکرد جامع قطعات ساختاری و نسل جدیدی از آلیاژ آلومینیوم فوق العاده با استحکام با وزن سبک، استحکام بالا، چقرمگی بالا، چقرمگی شکست بالا و تنش ارائه شده است. مقاومت در برابر خوردگی بدون شک اولین انتخاب است.
آلیاژ آلومینیوم فوق العاده با استحکام عموماً به آلیاژ آلومینیوم با قدرت تسلیم بالای 500 مگاپاسکال اطلاق می شود و رایج ترین آن آلومینیوم فوق سخت سری 7 است. این سری از آلیاژ آلومینیوم در ابتدا در زمینه کاربردهای هوافضا توسعه داده شد و اکنون به مواد ساختاری اصلی برای هواپیماهای نظامی و غیرنظامی در جهان تبدیل شده است که 70-80 درصد از نسبت قطعات ساختاری هواپیما را به خود اختصاص داده است. در بسیاری از زمینه ها به جای آلیاژهای گران قیمت تیتانیوم، تبدیل شدن به یک ماده ضروری ساختاری سبک وزن.
** پیشینه توسعه آلیاژ آلومینیوم هوافضا و وضعیت فعلی **
آلیاژ آلومینیوم، به عنوان یک ماده آلیاژی سبک وزن نسبتا بالغ، در هوافضا استفاده می شود، مواد آلیاژ آلومینیوم به طور کلی به عنوان مواد ساختاری استفاده می شود و دارای استحکام ویژه بالاتر و خواص پردازش بهتری نسبت به فولاد است.
زمینه هوافضا عمدتاً مواد آلیاژ آلومینیوم با استحکام بالا، چقرمگی بالا و مقاوم در برابر خوردگی را برای برآورده کردن شرایط سخت استفاده از هوافضا ایجاد می کند، این برنامه بیشتر از آلیاژ آلومینیوم سری 2000 و سری 7000 است، بر اساس بهبود فرآیند آلیاژ آلومینیوم با استحکام بالا. و بهبود فرمول مواد، از طریق فرآیندهای تولید نوآورانه مانند متالورژی پودر و قالبگیری جت، مواد آلیاژ آلومینیوم سبک وزن با عملکرد بهتر توسعه مییابند و تحقیقات مرتبط در مورد مواد کامپوزیتی زمینه آلومینیوم و مواد آلیاژ آلومینیوم فوقپلاستیک انجام میشود.
در فرآیند توسعه و کاربرد آلیاژ آلومینیوم سبک وزن با استحکام بالا، مشکل خوردگی تنشی مشکل اصلی در کل تاریخچه کاربرد آلیاژ آلومینیوم است، چگونگی تضعیف یا به تاخیر انداختن مشکل خوردگی تنش در استفاده از آلیاژ آلومینیوم با مقاومت بالا تبدیل شده است. مشکل اصلی در فرآیند کاربرد آلیاژ آلومینیوم.
سری 2000آلیاژ آلومینیومعمدتا مس به عنوان عنصر آلیاژی اصلی، مواد آلیاژ آلومینیوم برای اضافه کردن مقدار مناسب عنصر مس آماده شده در استحکام، مقاومت در برابر حرارت، عملکرد پردازش بهتر خواهد شد، اما مقاومت در برابر خوردگی کاهش می یابد، زیرا معرفی عنصر مس نشان دادن خوردگی بین کریستالی در داخل آلیاژ آلومینیوم را آسان تر می کند، عناصر ترکیب مواد به طور مستقیم بر عملکرد آلیاژ آلومینیوم تأثیر می گذارد. بنابراین، آلیاژ آلومینیوم سری 2000 به طور کلی با آلومینیوم خالص یا آلیاژ آلومینیوم سری 6000 روی سطح به عنوان یک فیلم محافظ الکتروشیمیایی از آلیاژ آلومینیوم اصلی برای بهبود مقاومت در برابر خوردگی پوشش داده می شود. بعدها محققان تحقیقات زیادی در مورد روشهای بهبود عملکرد خوردگی تنشی در گریدهای مختلف آلیاژ آلومینیوم انجام دادند که تا حدودی درجه خوردگی تنشی آلیاژ آلومینیوم را به تاخیر انداخت.
در زمینه هوافضا، ترکیب اصلی آلیاژ آلومینیوم سری 2000 عمدتاً آلومینیوم (Al)، مس (Cu) و منیزیم (Mg) و ترکیب اصلی آلیاژ آلومینیوم سری 7000 Al، روی (Zn)، منیزیم و مس است. . همچنین برخی از مواد آلیاژ آلومینیوم با کارایی بالا (استحکام بالا، چقرمگی بالا، مقاومت در برابر خوردگی) وجود دارد که با افزودن برخی عناصر خاص به دست می آید. در حال حاضر، روش اصلی برای به دست آوردن مواد آلیاژ آلومینیوم با کارایی بالا، تغییر شرایط ذوب و ریخته گری است.
مواد آلیاژ آلومینیوم یک ماده مهم برای اطمینان از پرواز ایمن هواپیما است. انتخاب و پیش بینی عملکرد مواد آلیاژ آلومینیوم در قسمت های مختلف ارتباط مستقیمی با ایمنی و قابلیت اطمینان هواپیما دارد. پیشبینی شکست مواد آلیاژ آلومینیوم در هوانوردی به طور مستقیم با ایمنی زندگی مرتبط است و باید به آن توجه زیادی شود.
** توسعه مواد آلیاژ آلومینیوم هوافضای خارجی **
در دهه 1960، ایالات متحده بر اساس آلیاژ آلومینیوم 7075 پیشرفت کرد و یک آلیاژ 7050 قوی تر، سخت تر و مقاوم تر در برابر خوردگی ایجاد کرد که عمدتاً در بخش های ساختاری تراکمی F{4}} استفاده می شد و سپس آلیاژ 7150 را برای ساخت بوئینگ 757/767 و ایرباس A301 و ساختار بال بالایی هواپیماهای بزرگ غیرنظامی. در دهه 1980، ایالات متحده و سایر آلیاژهای 7055 بر اساس 7150 با موفقیت توسعه یافتند، استحکام حدود 10٪ بالاتر از 7150 است و عملکرد جامع بالایی دارد که برای پوست بال بالایی و رشته بال هواپیمای بوئینگ 777 استفاده می شود. .
** شکاف بین چین و سطح پیشرفته بین المللی و جهت توسعه **
در چین، اگرچه مواد آلیاژ آلومینیوم برای سالها توسعه یافتهاند، هنوز فاصله زیادی در مقایسه با سطح پیشرفته بینالمللی وجود دارد. عملکرد خاص این است: اول، محصولات عمدتاً تقلیدی هستند، مواد آلیاژ آلومینیوم با حقوق مالکیت معنوی مستقل جامع هنوز در دسترس نیست، و سیستم استاندارد برای تولید مواد آلیاژ آلومینیوم هنوز ایجاد نشده است. دوم، تحقیقات پایه ضعیف است، زمان توسعه کوتاه است، و انباشت داده ها ناکافی است. سوم، تجهیزات تولید و پردازش عقب مانده است و سیستم کنترل کیفیت محصول کامل نیست.
با توجه به این، جهت توسعه آینده مواد آلیاژ آلومینیوم در چین باید به شرح زیر باشد:
تغییر محتوا و نسبت عناصر جزء؛
ایجاد فرمولاسیون مواد آلیاژ آلومینیوم مطابق با الزامات عملکردی مختلف، بهبود عملکرد آلیاژ آلومینیوم با تغییر شرایط میدان انجماد، بهبود مقدار محلول جامد عناصر آلیاژی، و بهبود عملکرد آلیاژ آلومینیوم با افزودن عناصری مانند زیرکونیوم (Zr)، اسکاندیم (Sc)، اربیم (Er) و سایر روشهای میکروآلیاژی.
آلیاژ را بیشتر خالص می کند، آهن، سی و سایر ناخالصی ها را کاهش می دهد، محتوای ناخالصی ها را کنترل می کند و مواد آلیاژ آلومینیوم با چقرمگی و استحکام بالا تولید می کند.
توسعه فناوری جدید عملیات حرارتی، کارتهای فرآیند عملیات حرارتی مختلف را برای آلیاژهای آلومینیوم با الزامات عملکرد متفاوت ایجاد کنید و سیستم مشخصات استاندارد فنی مربوطه را برای اطمینان از ثبات فرآیند درجات مختلف آلیاژهای آلومینیوم ایجاد کنید.