航空航天應(yīng)用加工零件中需要考慮許多因素,例如零件的形狀、重量和耐用性。這些因素會(huì)影響飛機(jī)的飛行安全以及經(jīng)濟(jì)性。一直以來航空航天制造的首選材料一直是鋁合材料為主金。然而在現(xiàn)代噴氣式飛機(jī)中,它卻只占結(jié)構(gòu)總量的20%。
由于對(duì)輕型飛機(jī)需求日益劇增,碳增強(qiáng)聚合物及蜂窩材料等復(fù)合材料的使用在現(xiàn)代航空航天工業(yè)中的比重不斷增加。航空航天制造公司開始研究鋁合金的替代品-航空級(jí)不銹鋼,這種不銹鋼在新飛機(jī)部件中的占比在不斷攀升,下面我們來分析一下現(xiàn)代飛機(jī)中鋁合金和不銹鋼的用途和區(qū)別。
鋁合金零件在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用
鋁是一種相對(duì)非常輕的金屬材料,重量約為 2.7 g/cm3(克每立方厘米),雖然鋁比不銹鋼更輕、更便宜,但鋁的強(qiáng)度和耐腐蝕性不如不銹鋼,在耐用性和強(qiáng)度方面不銹鋼優(yōu)于鋁。
盡管鋁合金的使用在航空航天生產(chǎn)的許多方面有所下降,但鋁合金現(xiàn)代飛機(jī)制造中依然占據(jù)著重要地位,對(duì)于許多特定用途,鋁仍然是堅(jiān)固的、輕質(zhì)的材料。由于其高延展性,易于加工,鋁材的價(jià)格相對(duì)于許多復(fù)合材料或鈦相比要便宜的多。它還可以通過將其與其他金屬(如銅、鎂、錳和鋅)合金化或通過冷處理或熱處理來進(jìn)一步增強(qiáng)其金屬性能。
廣泛用于制造航空零件的鋁合金包括:
1. ·鋁合金7075(鋁/鋅)
2. ·鋁合金7475-02(鋁/鋅/鎂/硅/鉻)
3. ·鋁合金6061(鋁/鎂/硅)
7075是鋁和鋅的組合,是航空航天應(yīng)用中最常用的合金之一,其具有優(yōu)異的機(jī)械性能、延展性、強(qiáng)度和抗疲勞性。
7475-02是鋁、鋅、硅和鉻的組合,而6061則含有鋁、鎂和硅。需要哪種合金完全取決于終端的預(yù)期應(yīng)用,飛機(jī)上有很多鋁合金零件雖然是裝飾性的,但是在輕量化兼顧剛性來講,鋁合金卻是最佳的選擇。
航空航天工業(yè)中常用的一種鋁合金是鋁鈧。在鋁中添加鈧可增強(qiáng)金屬的強(qiáng)度和耐熱性。使用鋁鈧還可以提高燃油效率。由于它是鋼和鈦等密度更大的材料的替代品,因此用更輕的鋁鈧替代這些材料可以減輕重量,從而提高燃油效率及機(jī)體剛性的強(qiáng)度。
不銹鋼零件在航空航天中應(yīng)用
在航空航天工業(yè)中,與鋁相比,不銹鋼的應(yīng)用卻讓人出乎意外。因?yàn)椴讳P鋼的重量更重,然而它在航空航天應(yīng)用中較以往有所增加。
不銹鋼是指含有至少11%鉻的鐵基合金系列,鉻是一種防止鐵腐蝕并提供耐熱性的化合物。不同類型的不銹鋼包括元素氮、鋁、硅、硫、鈦、鎳、銅、硒、鈮和鉬。不銹鋼的種類繁多,不銹鋼牌號(hào)多達(dá)150多個(gè),常用的不銹鋼只占不銹鋼總數(shù)的十分之一左右。不銹鋼可以制成薄板、板材、棒材、線材和管材,使其適用于各種應(yīng)用場(chǎng)景。
不銹鋼有五個(gè)主要種群主要按其晶體結(jié)構(gòu)分類。這些不銹鋼為:
4. 奧氏體不銹鋼
5. 鐵素體不銹鋼
6. 馬氏體不銹鋼
7. 雙相不銹鋼
8. 沉淀硬化不銹鋼
如上所述,不銹鋼是由鋼和鉻組合而成的合金。不銹鋼的強(qiáng)度與合金中鉻的含量直接相關(guān)。鉻含量越高,鋼的強(qiáng)度越高。不銹鋼具有高耐腐蝕性和耐高溫性,使其適用于一系列航空航天部件,包括執(zhí)行器、緊固件和起落架部件。
使用不銹鋼制造航空航天零件的好處:
雖然比鋁強(qiáng),但不銹鋼通常要重得多。但是與鋁相比,不銹鋼零件卻有兩個(gè)重要的優(yōu)點(diǎn):
1.不銹鋼具有高耐腐蝕性。
2.不銹鋼更堅(jiān)固,更耐磨。
不銹鋼的剪切模量和熔點(diǎn)加工難度也高于鋁合金。
這當(dāng)中的特性對(duì)于許多航空航天零件來說至關(guān)重要,也是的不銹鋼零件在航空航天應(yīng)用中占據(jù)了不可或缺的地位,不銹鋼的優(yōu)點(diǎn)還包括優(yōu)異的耐熱性和耐火性、光亮、美觀的外觀和優(yōu)良的衛(wèi)生品質(zhì)。不銹鋼也易于制造,當(dāng)飛機(jī)部件需要焊接、機(jī)加工或切割成精確的規(guī)格時(shí),不銹鋼材料性能優(yōu)異性就尤為突出了,某些不銹鋼合金具有極高的抗沖擊性,這也是影響大型飛機(jī)安全性和耐用性的重要因素。
隨著時(shí)間的推移,航空航天工業(yè)越來越多樣化,現(xiàn)代航空航天飛行器更可能采用不銹鋼機(jī)身或機(jī)身制造。盡管價(jià)格較高,但它們也比鋁強(qiáng)得多,并且根據(jù)場(chǎng)景使用不同等級(jí)的不銹鋼,不銹鋼的使用仍可以提供出色的強(qiáng)度重量比。
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