Zrakoplovni aluminij: svojstva

Zbog svoje lakoće, plastičnosti i otpornosti na koroziju, aluminij je postao nezamjenjiv materijal u mnogim industrijama. Zrakoplovni aluminij je skupina legura karakteriziranih povećanom snagom uz uključivanje magnezija, silicija, bakra i mangana. Dodatna čvrstoća legure dobiva se uz pomoć tzv. "Utjecaj starenja" je poseban način stvrdnjavanja pod utjecajem agresivnog atmosferskog okoliša dugo vremena. Legura je izumljena početkom 20. stoljeća, dirurinska, sada poznata i kao "avijarna".

Definicija. Povijesna digresija

Početak povijesti zrakoplovstva aluminijske legure se smatra 1909. Njemački metalurški inženjer Alfred Wilm empirijski utvrditi, ako neke legure aluminija sa malim dodatkom bakra, mangana i magnezija nakon stvrdnjavanja pri temperaturi od 500 ° C i ugasiti stajati na 20-25 ° za 4-5 dana, ona postupno postaje sve teže i jači, bez gubljenja fleksibilnosti. Postupak se naziva „starenje” ili „sazrijevanja”. Tijekom tog stvrdnjavanja atomi bakra popuniti najmanji veći broj zona na granicama zrna. Promjer bakra atoma je manja od aluminija, jer je kompresija stres, čime se povećava čvrstoća materijala.

Po prvi put je legura osvojila njemačke tvornice Dürener Metallwerken i dobila je zaštitni znak Dural, pa stoga naziv "duralumin". Nakon toga, američki metalurzi R. Archer i V. Jafris poboljšali su sastav, mijenjajući postotak, uglavnom magnezija. Nova je legura imenovana 2024, koja se u raznim modifikacijama danas široko upotrebljava i cijela obitelj legura - Avial. Ime "zrakoplovni aluminij" dobiveno je gotovo odmah nakon otkrića, jer je potpuno zamijenio drvo i metal u konstrukcijama zrakoplova.

Glavne vrste i karakteristike

Postoje tri glavne skupine:

• Obitelji aluminij-mangana (Al-Mn) i aluminij-magnezij (Al-Mg). Glavna karakteristika - visoka, teško priznavajući čisto aluminijsku otpornost na koroziju. Takve su legure prikladne za lemljenje i zavarivanje, ali su loše izrezane. Nemojte se otvrdnjavati toplinskom obradom.
• Alu-aluminij-magnezij-silicij (Al-Mg-Si) otporne na koroziju. Oni su ojačani toplinskom obradom, točnije gašenje na temperaturi od 520 ° C, nakon čega slijedi oštro hlađenje vode i prirodno starenje oko 10 dana. Obilježavajuća svojstva materijala ove skupine su visoka otpornost na koroziju u normalnim uvjetima i pod stresom.
• Strukturne aluminij-bakar-magnezijske legure (Al-Cu-Mg). Njihova osnova je aluminij, legiran s bakrom, manganom i magnezijem. Promjena proporcija elemente legure, primiti zrakoplovstvo aluminij, svojstva koji se mogu razlikovati.

Materijali ove druge skupine imaju dobre mehaničke osobine, ali su vrlo skloni koroziji od prve i druge legure. Stupanj osjetljivosti korozije ovisi o vrsti površinske obrade koja još treba zaštititi bojom ili anodizacijom. Otpornost na koroziju se djelomično povećava uvođenjem mangana u pripravak.

Osim tri glavne vrste legura, također se razlikuje i kovanje legure, otporne na toplinu, strukture visoke čvrstoće, itd., posjeduju svojstva potrebna za određeno područje primjene.

Obilježavanje zrakoplovnih slitina

U međunarodnim standardima, prvi lik za označavanje zrakoplovnog aluminija označava glavne legure elemenata legure:

• 1000 - čisti aluminij.
• 2000 - duralumin, legure legirane bakrom. U određenom razdoblju - najčešća legura zrakoplovstva. Zbog visoke osjetljivosti na pukotinu korozije, sve se više zamjenjuju s legurama od 7000.
• 3000 - legirajući element - mangan.
• 4000 - legirajući element - silicij. Oblik se također naziva silumin.
• 5000 - legirani element - magnezij.
• 6000 - najviše plastičnih legura. Aluminijski elementi su magnezij i silicij. Može se podvrgnuti puknuću topline za povećanje čvrstoće, ali ovaj je parametar inferiorni za seriju 2000 i 7000.
• 7000 - toplinski otvrdnute legure, najdugotrajnija zrakoplovna aluminij. Glavni elementi legiranja su cinka i magnezij.

Druga znamenka oznake je serijski broj modifikacije aluminijske legure nakon inicijalne - znamenka "0". Dvije konačne brojke su broj samih legura, informacije o njegovoj čistoći nečistoćama. Ako je legura doživljena, znak označen "petom znakom" X ".

Danas se najčešće grade zrakoplova aluminija 1100, 2014, 2017, 3003, 2024, 2219, 2025, 5052, 5056. Istaknute značajke tih slitina su: lakoća, duktilnost, dobra žilavost, otpornost na habanje, korozija i visoki stres. U zrakoplovnoj industriji najkorišteniji legure - zračni 6061 i 7075.

struktura

Glavni elemente slitine aluminij zrakoplova su bakar, magnezij, silicij, mangan i cink. Maseni postotak tih elemenata u leguri određuju karakteristike kao što su fleksibilnost, čvrstoća, otpornost na mehaničke utjecaje, itd osnovnu leguru - aluminija, osnovnih elemenata za legiranje :. bakar (2,2-5,2% po težini), magnezij (0, 2-2,7%) i mangan (0,2-1%).

Obitelj zrakoplova aluminij-silicij legura (4-13 masena%) s manjim sadržajem drugih legirajućih elemenata - bakar, mangan, cink, magnezij, titan, berilij. Da se koristi za proizvodnju složenih dijelova, također poznat kao silumin ili lijevanog aluminijske legure. Obitelj aluminij-magnezij legure (1-13% po težini) s drugim elementima imaju visoke žilavosti i otpornost na koroziju.

Uloga bakra u zrakoplovnom aluminiju

Prisutnost bakra u avijacijskoj slitini doprinosi njegovom otvrdnjavanju, ali istodobno loše utječe na otpornost na koroziju. Ispuštanje na granicama zrna tijekom gašenja, bakar čini legure osjetljiv na pitting korozije, stres korozije i interkristalnu koroziju. Područja bogata bakrom su više galvanski katodna od aluminijskih matrica oko, i stoga su osjetljivija na koroziju koja se javlja na galvanskom mehanizmu. Povećanje sadržaja bakra u leguri mase do 12% povećava svojstva čvrstoće zbog disperzivnog otvrdnjavanja u procesu starenja. S bakrenim udjelom od više od 12%, legura postaje krhka.

Područja primjene

Aluminijske legure su najpopularniji metal za prodaju. Lagana težina zrakoplovnog aluminija, trajnost čine ovu leguru dobar izbor za mnoge produkcije iz zrakoplova do predmeta kućanstva (mobiteli, slušalice, svjetiljke). Aluminijske legure koriste se u brodogradnji, automobilskoj, građevinarstvu, željezničkom prijevozu, u nuklearnoj industriji.

Rasprostranjena potražnja za legure s umjerenim sadržajem bakra (2014, 2024). Profili tih legura imaju visoku otpornost na koroziju, dobru obradivost i točkasto zavarivanje. Od njih su proizvedene odgovorni objekti zrakoplova, teških vozila, vojne opreme.

Značajke zrakoplovne aluminijske veze

Zavarivanje zrakoplovnih legura vrši se isključivo u zaštitnom okolišu inertnih plinova. Poželjni plinovi su: helij, argon ili njihova smjesa. Helium je veoma vodljivi. To određuje povoljnije temperaturne karakteristike medija za zavarivanje, što omogućuje udobno spajanje strukturnih elemenata debelih stijenki. Korištenje mješavine zaštitnih plinova potiče potpuniji odljev plina. Vjerojatnost stvaranja pore u zavarenom šavu značajno se smanjuje.

Primjene u konstrukciji zrakoplova

Aluminijske legure zrakoplova izvorno su stvorene za izgradnju zrakoplovne opreme. Od tih, kućište je izrađeno od zrakoplova dijelovi motora, šasija, spremnika goriva, i drugih uređaja za pričvršćivanje. Detalji aluminija zrakoplova koji se koriste u unutrašnjosti putničke kabine.

Aluminijske legure serije 2hhh koriste se za proizvodnju dijelova izloženih visokim temperaturama. Detalji lagano opterećenih komponenata, goriva, hidrauličkih i uljnih sustava izrađeni su od legura 3xxx, 5xxx i 6xxx. Najčešće korišten u zgradama zrakoplova je legura 7075. Proizvodi elemente za rad pod znatnim opterećenjem, niske temperature s velikom otpornosti na koroziju. Temelj legure je aluminij, a glavni elementi za legiranje su magnezij, cink i bakar. Iz njega se izrađuju snage profila zrakoplovnih konstrukcija, elemenata kože.