2022年浅析四种合金材料在航空航天技术中的应用.doc

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1、浅析四种合金材料在航空航天技术中的应用 浅析四种合金材料在航空航天技术中的应用 本文关键词：浅析，四种，航空，航天技术，合金材料浅析四种合金材料在航空航天技术中的应用 本文简介：摘要：航空航天工业中,合金因强度大、易焊接等特点成为备受关注的工程材料。本文通过分析铌合金、铝锂合金、钛铝合金、镁合金在航空航天工程中的应用,提示合金材料在该领域不可替代的作用,同时指出合金存在的缺乏,以及改良的措施。同时,笔者认为合金今后的开展方向是轻量化,提出对现有合金进展技术处理,促进合金的发浅析四种合金材料在航空航天技术中的应用 本文内容： 摘 要：航空航天工业中, 合金因强度大、易焊接等特点成为备受关注的工程

2、材料。本文通过分析铌合金、铝锂合金、钛铝合金、镁合金在航空航天工程中的应用, 提示合金材料在该领域不可替代的作用, 同时指出合金存在的缺乏, 以及改良的措施。同时, 笔者认为合金今后的开展方向是轻量化, 提出对现有合金进展技术处理, 促进合金的开展。关键词：航空航; 铌合金; 铝锂合金; 钛铝合金; 镁合金;一、前言近年来, 新兴合金工业快速开展, 有力地推进新兴合金在航空航天工程的应用。其中铌合金、铝锂合金、钛铝合金、镁合金等合金由于其优良的功能被广泛应用于航空航天工程。本文就该四种合金在航空航天及相关领域的应用进展讨论, 希望能对促进合金功能的改良及其应用有协助。二、新型铌合金铌元素位于元

3、素周期表第五周期VB族。单质铌是灰白色金属, 具有化学性质稳定、顺磁性、熔点高、密度小的特点。高温下与硫、碳等单质能够直截了当化合, 能与钛、锆、钨等金属构成合金, 用于新型航空航天工程的材料。铌合金分为高强度铌合金和低密度铌合金。(一) 高强度铌合金以固溶强化、弥散强化为主。一般添加钨、钼、铪及0.06%-0.12%的碳进展固溶强化。固溶强化后的合金, 高温强度比拟高, 是用于航空航天工程的理想材料。但由于铌单质随着杂质含量的升高会变硬, 室温可塑性较差 (断后延展率le;10%) 。为此, 我们一般添加大量的铪, 以及少量的碳制成WC3009铌合金。另外, 我们能够采纳弥散强化的方法处理该

4、征询题。弥散强化过程中, 一般参加5%-10%的钼或钨, 使得合金的塑性大大提升了, 断后延伸率ge;25%, 而且没有丧失比强度高的特点。(二) 低密度铌合金低密度铌合金, 它的抗氧化性比高铌含量 (质量分数Nb+W80%) 的铌合金要好, 能在550-800的大气环境中不加任何抗氧化涂层而不被氧化。低密度铌合金的制备方法特别多, 如粉末冶金法、等离子熔炼法等。与其他方法相比, 粉末冶金法特别容易得到合金材料, 成份十分均匀。随着科技不断开展, 3D打印技术不断成熟, 用该技术制备复杂形状的合金, 能够成为新的研究方向。三、铝锂合金锂位于元素周期表第二周期A族, 是最轻的金属, 在铝中的溶解

5、度比拟高, 且锂的比重小, 因而长期以来它不断被认为能够与铝制成合金。据有关数据统计, 在铝合金中平均加1%的锂, 可使其密度降低3%, 使其弹性模量提高6%, 因而铝锂合金在航空航天领域的作用不可小觑。(一) 铝锂合金的开展上个世纪50年代到60年代初, 第一代铝锂合金由美国Alcoa公司和苏联科学家开发出来。1958年, 美国Alcoa公司研制出2020合计板材, 用在海军RA-5C军用预警机上。20世纪70年代到80年代后期, 是铝锂合金开展的第二阶段。70年代的能源危机迫使航空工业要对飞机材料进展大刀阔斧的改良, 此阶段研究出的第三代铝锂合金, 重量减轻了7%-10%, 弹性模量提高了

6、10%-16%, 有良好的疲劳功能。第四代铝锂合金, 锂合量有所降低, 与之前相比, 其合金强度韧性进一步提升。2010年, 中国航空工业集团采纳美国达文波特轧制厂的新一代铝锂合金成功制造出C919国产大型客机的直部段。铝锂合金的不断开展, 将导致我国铝锂合金的广注应用。(二) 铝锂合金的超塑性研究及航空航天工程的应用铝锂合金密度小、比强度高、比弹性模量大, 广泛应用航空航天工程。但是, 室温塑性差、易开裂、力学功能各向异性严峻, 成为限制其开展的主要要素。通过科研人员的不懈努力, 以形变热处理技术构成的超塑性铝合金诞生, 超塑性铝合金的诞生, 标志着航空航天工程迎来了新的曙光。例如, 在航空

7、领域内, 麦道公司在1990年3月对由铝锂合金 (8090) 制造的F-15B鹰战斗机的整流罩进展试验, 它能够替代由铸件和钣金件装配成的构件。超塑性铝锂合金技术在航空航天领域正在迅猛开展。四、变形钛铝合金钛, 位于元素周期表第四周期IVB族, 具有强度大的优点。与铝制成的钛铝合金, 密度低、强度高、抗氧化才能好, 这些优点使之成为有宏大前景的高温构造材料之一。钛铝合金通过长时间开展在国外已经开场被工程化地应用到航空航天领域。(一) 合金化钛铝合金目前, 钛铝合金化研究获得三类成果:gamma;-Ti Al合金、高铌钛铝合金和beta;-gamma;钛铝合金。传统的gamma;-Ti Al合金

8、中, 铝无疑是最重要的元素。但是研究觉察铝占45%-48%的钛铝合金在凝固时, 发生包晶反响, 构成柱状晶组织, 导致其室温功能一般。为了防止包晶反响的发生, 我们必需要将铝的含量降至45%以下。铝含量降低后, 在加工温度条件下引入无序体心立方beta;相, 从而改善一合金的热加工性。此外, 铌能够提高合金使用温度, 进一步改善合金的高温功能。(二) 钛铝合金热加工技术合金热加工, 能够校正偏析、细化组织、改善钛铝合金的综合力学功能。其中, 热加工技术分为含金锻造技术、热挤压技术、轧制技术、粉末冶金技术等。合金热加工技术的关键之处在于准确的工艺与参数。目前, 钛铝合金开展的限制要素在于其热加工

9、性差、窗口窄, 如此一来, 对加工设备要求高。因而, 设计热加工的计算机模仿能够成为完善热加工技术的一个开展方向。五、镁合金镁, 位于元素周期表第三周期A族, 属于碱土金属元素。镁合金尺寸稳定、比强度高、易回收等优秀特征, 被誉为21世纪绿色工程材料“。(一) 镁合金成型新工艺众所周知, 航空航天工程对机件的复杂程度要求特别高。为了满足航空航天工程的需求, 镁合金成型新工艺应运而生。其中包括涂层转移精细铸造技术、外表超声波阳极氧化技术等新方法。涂层转移精细铸造技术中, 砂芯的制备是关键。老式制备砂芯的方法是芯盒成型后, 在芯面上进展涂料。传统方法难以构成均匀的涂料层, 而涂料层的均匀度阻碍的是

10、铸件的光洁度与尺寸。新的工艺方法是, 运用涂料自上充填的外型材料, 使涂层经固化后, 自动转移到型芯外表, 该方法又称非占位式转移涂料技术“。典型应用确实是镁合金导样壳体外表以及轮胎模具的制造。(二) 镁合金在航空航天工程的应用与今后开展镁合金的本身优良功能, 加上新技术的强化, 现已成为航空航天工业中不可或缺的材料。如, JDM2镁合金经常规等温热挤压技术处理后, 成功制备出轻型导弹的弹翼;JDM1镁合金经常规等温热挤压技术处理后, 能够制备出Phi;145mm的无缝管道等等。我国是镁合金资源大国, 而且目前航空航天工业开展的态势是轻量化“, 因而我国更应大力开展镁科技, 在镁资源优势根底上

11、, 让技术处于世界领先水平, 才能在行业竞争中获得活力。六、结论在今后航空航天工业中, 轻量化必将成为开展的重要趋势, 合金正以它优良的物理化学功能在航空航天领域中发挥着宏大的作用。假设能在合金优良功能的根底上, 使其轻量化, 将会引起合金在该领域更广泛地应用。目前, 合金的易被腐蚀、价格昂贵、制造本钱高、可塑性等缺点有待进一步提高。强化合金的构造功能一体化, 不仅能加强其机械功能, 而且能给予其所不具备的特性, 能够使其在航空航天消费领域的应用价值提升。参考文献1郑欣, 白润, 蔡晓梅, 等.新型铌合金研究进展J.中国材料进展, 2014, 33 (9) :586-594.2丁文江, 付彭怀, 彭立明, 等.先进镁合金材料及其在航空航天领域中的应用J.航天器环境工程, 2011, 28 (2) :103-109.