Авиационный алюминий что это такое
Авиационный алюминий: характеристики
Определение. Исторический экскурс
Основные виды и характеристики
Выделяют три основных группы:
1. Семейства алюминий-марганец (Al-Mn) и алюминий-магний (Al-Mg). Основная характеристика – высокая, едва уступающая чистому алюминию коррозийная стойкость. Такие сплавы хорошо поддаются пайке и сварке, но плохо режутся. Не упрочняются термической обработкой.
2. Коррозионно-стойкие сплавы системы алюминий-магний-кремний (Al-Mg-Si). Упрочняются термической обработкой, а именно закалкой при температуре 520 °C с последующим резким охлаждением воде и естественным старением около 10 суток. Отличительная характеристика материалов этой группы – высокая коррозионная стойкость при эксплуатации в обычных условиях и под напряжением.
3. Конструкционные сплавы алюминий-медь-магний (Al-Cu-Mg). Их основа – легированный медью, марганцем и магнием алюминий. Изменяя пропорции легирующих элементов, получают авиационный алюминий, характеристики которого могут отличаться.
Материалы последней группы обладают хорошими механическими свойствами, но при этом весьма подвержены коррозии, чем первое и второе семейство сплавов. Степень подверженности коррозии зависит от вида обработки поверхности, которую все равно необходимо защищать лакокрасочным покрытием или анодированием. Коррозионная стойкость частично увеличивается введением в состав сплава марганца. Помимо трех основных видов сплавов различают также ковочные сплавы, жаропрочные, высокопрочные конструкционные и др. обладающие необходимыми для конкретной сферы применения свойствами.
Маркировка авиационных сплавов
Основными легирующими элементами авиационного алюминия являются: медь, магний, кремний, марганец, цинк. Процентное содержание этих элементов по массе в сплаве определяют такие характеристики, как прочность, гибкость, стойкость к механическим воздействиям и др. Основа сплава – алюминий, основные легирующие элементы: медь (2,2-5,2% массы), магний (0,2-2,7%) и марганец (0,2-1%). Семейство авиационных сплавов алюминия с кремнием (4-13% массы) с незначительным содержанием других легирующих элементов – медь, марганец, магний, цинк, титан, бериллий. Используется для изготовления сложных деталей, известный также как силумин или литейный алюминиевый сплав. Семейство сплавов алюминий-магний (1-13% массы) с другими элементами обладают высокой пластичностью и коррозионной стойкостью.
Роль меди в составе авиационного алюминия
Присутствие меди в составе авиационного сплава способствует его упрочнению, но в то же время плохо влияет на его коррозионную стойкость. Выпадая по границам зерен, в процессе закалки, медь делает сплав подверженным точечной коррозии, коррозии под напряжением и межзеренной коррозии. Зоны богатые медью более гальванически катодные, чем алюминиевая матрица вокруг, а потому более уязвимы для коррозии, происходящей по гальваническому механизму. Увеличение содержания меди в массе сплава до 12% повышает прочностные свойства за счет дисперсного упрочнения в процессе старения. При содержании меди в составе свыше 12% сплав делается хрупким.
Алюминиевые сплавы являются наиболее востребованным металлом по продаже. Легкий вес авиационного алюминия, прочность делают этот сплав хорошим выбором для многих производств от самолетов до предметов быта (мобильные телефоны, наушники, фонарики). Алюминиевые сплавы применяются в судостроении, автомобилестроении, строительстве, производстве ж/д транспорта, в атомной промышленности. Широко востребованы сплавы с умеренным содержанием меди (2014, 2024 др.). Профили из этих сплавов имеют высокую коррозийную стойкость, хорошую обрабатываемость, точечную свариваемость. Из них изготавливают ответственные конструкции самолетов, большегрузных автомобилей, военной техники.
Особенности соединения авиационного алюминия
Сварка авиационных сплавов осуществляется исключительно в защитной среде инертных газов. Преимущественными газами являются: гелий, аргон или их смесь. Более высокой теплопроводностью обладает гелий. Это определяет более благоприятные температурные показатели сварочной среды, что позволяет достаточно комфортно соединять толстостенные элементы конструкций. Использование смеси защитных газов способствует более полному газоотводу. При этом вероятность образования пор в сварном шве значительно уменьшается.
Применение в авиастроении
Авиационные алюминиевые сплавы изначально специально создавались для строительства авиационной техники. Из них изготавливают корпуса летательных аппаратов, детали двигателей, шасси, топливные баки, крепежные устройства и др. Детали из авиационного алюминия используются в интерьере салона.
Алюминиевые сплавы серии 2ххх используют для производства деталей, подвергающихся воздействию высоких температур. Детали малонагруженных узлов, топливных, гидро- и маслосистем изготавливают из сплавов 3ххх, 5ххх и 6ххх. Наиболее широкое применение в авиастроении получил сплав 7075. Из него изготавливаются элементы для работы при значительной нагрузке, низких температурах с высокой стойкостью к коррозии. Основой сплава является алюминий, а основными легирующими элементами: магний, цинк и медь. Из него изготавливают силовые профили конструкций самолетов, элементы обшивки.
Советуем подписаться на наши страницы в социальных сетях: Facebook | Вконтакте | Twitter | Google+ | Одноклассники
Основные свойства и применение авиационного алюминия
Авиационный алюминий появился в начале 20 века. Его первыми производителем стал промышленный комплекс Германии. После этого металл стал набирать популярность, его научились производить в промышленных условиях. Единственным недостатком производства стал лишь небольшой объем выплавляемой продукции. Добиться большей плотности алюминия пытались многие ученые в самых разных странах. Выделился среди них физик из Германии Альфред Вильгельм. Перебирая во время опытом массу разнообразных элементов для присадки к алюминию в целях укрепления его прочности, неожиданно Альфред открыл «эффект старения» сплавов.
Данный «эффект старения» заключался в том, что металл становился намного прочнее, если воздействовать на него в течение длительного времени методом закалки. Новое открытие сразу же запатентовалось и внедрилось в производство. Так появился дюралюминиевый сплав, получивший широчайшее распространение в сфере авиации. Сплав состоял непосредственно из алюминия, к которому было добавлено 2,8% магния, 1,3% меди и 1% марганца.
Авиационный алюминий получил более краткое и популярное в кругах частого его использования название – авиаль. Авиаль относится к группе сплавов, принадлежащей системе алюминий-магний-кремний. Также в сплав включено небольшое количество других элементов. Открытие окончательной, усовершенствованной формы авиаля принадлежит ученым М. Гейлеру и Д. Хансону.
Состав авиационного алюминия
Позже авиационный алюминий стал обладателем еще одного названия – дюралюминий. К тому моменту его формула стала несколько отличаться. Здесь легирующими элементами выступили: медь, занимающая 4,5% от общей массы, магний (1,6%) и марганец (0,7%). Для данного сплава вывели типовое значения предела текучести, которое составляет 450 МПа. Но показатель может меняться зависимо от различия в составе и способа, применяемого для термообработки. Фирменным названием дюралюминия стал термин «дюраль». В русском языке этот термин употребляется не как фирменное название, а преимущественно в разговорном жанре или же в профессионально-жаргонном.
Сплавы АД также обладают повышенной коррозийной стойкостью, удовлетворительно свариваются, их можно обрабатывать с помощью резки. Резка осуществляется в состаренном или же закаленном состоянии. Кроме того, сплавы с аббревиатурой АД пригодны для использования во влажной среде, включая морскую воду. Интервал возможной эксплуатационной температуры составляет диапазон от –70 до +50 градусов Цельсия. Наиболее трудно поддаются пайке авиали с аббревиатурой АМц, а также сплавы АЛ2 (4), В95. Зато у этих сплавов более низкая температура плавления.
Свойства материала
Свойства авиационного алюминия обширны и разнообразны. На них оказывают немалое влияние другие металлические компоненты, которые входят в состав сплавов. Если авиаль содержит менее 0,3% железа, то на механические свойства сплава влияния оно не оказывает. Если же доля железа увеличивается до 0,5 – 0,7%, то свойства прочности и пластичности значительно снижаются. Но, вместе с тем, примесь из железа оберегает сплав от образования трещин при литье. Аналогичный эффект защиты от трещин вызывает добавка титана, только с ней пластичность и прочность увеличиваются.
Добавка цинка никак не влияет на общие свойства авиаля. Здесь следует отметить, что примесь цинка в сплаве совсем не значительна. Примесь меди, допустимая в размере до 0,1% от общей массы, также не влияет на свойства. Большее количество меди добавлять не рекомендуется, так как переизбыток этого материала может вызвать межкристаллитную коррозию. В целом, можно отметить, что основными свойствами авиационного алюминия являются высокая пластичность и неплохая антикоррозийная устойчивость.
Сферы применения
Применение авиационного алюминия, благодаря удачному сочетанию свойств, охватывает практически все отрасли техники. Сплавы АД33, АД31 и АВ широко используются в сфере строительства для изготовления самых разнообразнейших конструкций. Широко применяется авиаль, соответственно, в авиации. Из него изготовляются детали и конструкции для самолетов, лопасти вертолетов. Авиаль участвует даже в конструкциях оформления интерьера самолета.
Автомобильная промышленность использует авиационный алюминий для деталей кузовов и шасси автомобилей. В электротехнической сфере промышленности авиаль применяется в качестве материала для изготовления проводников – труб, профилей, шин. Не обошла вниманием такой материал и отрасль атомной промышленности. Здесь авиационный алюминий выступает в роли защитных оболочек твэл, которые располагаются в некоторых видах водоохлаждающих реакторов. Дополнительно стоит заметить, что дюралюминий достаточно часто применяется в криогенной технике, судостроительстве, при изготовлении железнодорожного транспорта и предметов бытового назначения.
Авиационный алюминий, цена которого достаточно высока, тем не менее, получил широкое распространение. Во многом этому обстоятельству благоприятствовал легкий вес металлического сплава, его пластичность и выведенные экспериментальным путем, показатели прочности. Авиационный алюминий обладает прекрасными механическими свойствами, он чрезвычайно устойчив к образованию коррозии, имеет высокие показатели усталостной прочности и ударной вязкости. Из авиаля легко получаются даже детали с достаточно сложной конструкцией, к примеру, лонжероны лопастей винтов вертолетов.
Авиационный алюминий: характеристики
Содержание статьи
История авиационного алюминия берет свое начало в 1909 году. Тогда немецкий инженер Альфред Вильм смог изобрести технологию, при которой алюминий приобретает повышенную твердость и прочность при сохранении своей пластичности. Для этого он добавил в базовый металл небольшое количество меди, магния и марганца и стал закалять полученное соединение при температуре 500 °C. Далее он подвергал алюминиевый сплав резкому охлаждению при температуре 20-25 °C в течение 4-5 суток. Именная данная поэтапная кристаллизация металла и получила название «старения». А научное обоснование этой методике основано на том, что размер атомов меди меньше алюминиевых аналогов. Из-за этого в молекулярных связях алюминиевых сплавов появляется дополнительное напряжение сжатия, которое обеспечивает повышенную прочность.
Марка Dural была присвоена на немецких заводах Dürener Metallwerken, откуда и произошло название «дуралюмин». Впоследствии американцы Р. Арчер и В. Джафрис усовершенствовали алюминиевый сплав за счет изменения в нем соотношения магния, назвав его модификацией 2024. А вся группа алюминиевых сплавов получила название «авиаль», что связано в первую очередь со сферой ее применения, которая ориентирована в первую очередь на изготовление летательных аппаратов.
Виды и характеристики авиационного алюминия
В авиационном алюминии имеется три группы сплавов.
Соединения «алюминий-марганец» (Al-Mn) и «алюминий-магний» (Al-Mg) отличаются высокой устойчивостью к коррозии, почти не уступающей по этому показателю чистому алюминию. Они прекрасно поддаются сварке и пайке, однако плохо режутся. А термическая обработка практически не может их сделать прочнее.
Соединения «алюминий-магний-кремний» (Al-Mg-Si) обладают повышенной коррозийной стойкостью (в обычных условиях эксплуатации и под напряжением) и улучшают свои прочностные характеристики за счет термической обработки. Причем закалка производится при температуре 520 °C. А эффект старения достигается за счет охлаждения в воде и кристаллизацией в течение 10 суток.
Соединения «алюминий-медь-магний» (Al-Cu-Mg) считаются конструкционными сплавами. За счет изменения легирующих алюминий элементов можно варьировать и характеристики самого авиационного алюминия.
Таким образом, первые две группы сплавов обладают повышенной стойкостью к коррозии, а третья отличается прекрасными механическими свойствами. Причем дополнительная защита от коррозии авиационного алюминия может осуществляться специальной обработкой поверхности (анодирование или лакокрасочное покрытие).
Кроме вышеуказанных групп сплавов применяются также конструкционные, жаропрочные, ковочные и другие типы авиационного алюминия, которые максимально соответствуют сфере своего применения.
Маркировка и состав
Международная система стандартизации подразумевает специальную маркировку авиационного алюминия.
Первая цифра четырехзначного кода обозначает легирующие элементы сплава:
— 1 – чистый алюминий;
— 2 – медь (этот аэрокосмический сплав сегодня начинают заменять на чистый алюминий из-за его высокой чувствительности к растрескиванию);
— 4 – кремний (сплавы – силумины);
— 6 – магний и кремний (легирующие элементы обеспечивают самую высокую пластичность сплавов, а их термическая закалка повышает прочностные характеристики);
— 7 – цинк и магний (самый прочный сплав авиационного алюминия подвергается, температурной закалке).
Две последние цифры авиационного алюминия содержат информацию о номере сплава и его чистоте по примесям.
В случае, когда алюминиевый сплав еще находится в опытной разработке, к его маркировке добавляется пятый знак «X».
В настоящее время самыми популярными марками алюминиевых сплавов считаются следующие: 1100, 2014, 2017, 3003, 2024, 2219, 2025, 5052, 5056. Они характеризуются особенной легкостью, прочностью, пластичностью, устойчивостью к механическим воздействиям и коррозии. А авиастроительной сфере наибольшее распространение получили алюминиевые сплавы марок 6061 и 7075.
В состав авиационного алюминия в качестве легирующих элементов входят медь, магний, кремний, марганец и цинк. Именно процентный состав по массе данных химических элементов в сплаве определяет его гибкость, прочность, устойчивость к различным воздействиям.
Так, в авиационном алюминии основой сплава является алюминий, а в качестве главных легирующих элементов выступают медь (2,2-5,2%), магний (0,2-2,7%) и марганец (0,2-1%). Для изготовления наиболее сложных деталей применяется литейный алюминиевый сплав (силумин), в котором основным легирующим элементом является кремний (4-13%). Кроме него в химический состав силумина входят в небольших пропорциях медь, магний, марганец, цинк, титан и бериллий. А группа алюминиевых сплавов семейства «алюминий-магний» (Mg от 1% до 13% от общей массы) отличается особой пластичностью и устойчивостью к коррозии.
Особое значение для производства авиационного алюминия в качестве легирующего элемента имеет именно медь. Она придает сплаву повышенную прочность, однако снижает устойчивость к коррозии, так как выпадает по границам зерен в процессе термической закалки. Это непосредственно приводит к точечной и межзеренной коррозии, а также коррозии под напряжением. Зоны, обогащенные медью, отличаются улучшенными свойствами в качестве гальванически катодных, чем алюминиевая матрица вокруг, а потому они являются более уязвимыми для коррозии, происходящей по гальваническому механизму. Увеличение содержания меди в массе сплава до 12% повышает его прочностные характеристики за счет дисперсного упрочнения в процессе старения. А при содержании меди в соединении свыше 12% авиационный алюминий делается более хрупким.
Область применения
Авиационный алюминий является очень востребованным металлическим сплавом сегодня. Его высокие показатели продаж в первую очередь связаны с механическими характеристиками, среди которых определяющую роль играют легкость и прочность. Ведь данные параметры кроме авиастроения очень востребованы и в производстве предметов народного потребления, и в судостроении, и в атомной промышленности, и в автомобилестроении, и т.д. Например, особенным спросом пользуются сплавы марок 2014 и 2024, которые отличаются умеренным содержанием меди. Из них изготавливают наиболее ответственные элементы конструкции летательных аппаратов, военной техники и большегрузного транспорта.
Следует понимать, что авиационный алюминий обладает важными особенностями при соединении (сварке или пайке), которое осуществляется только в среде инертных газов, выполняющей защитную функцию. К таким газам относятся, как правило, гелий, аргон и их смеси. Так как гелий обладает самой высокой теплопроводностью, то именно он обеспечивает наиболее приемлемые показатели сварочной среды. Это очень важно при соединении элементов конструкции, которые состоят из массивных и толстостенных фрагментов. Ведь в данном случае следует обеспечить полный газоотвод и минимизировать вероятность образования пористой структуры сварного шва.
Применение в авиастроении
Так как авиационный алюминий изначально был создан для строительства авиационной техники, то и сфера его применения в первую очередь ориентирована на использование в изготовлении корпусов летательных аппаратов, шасси, топливных баков, деталей двигателей, крепежных элементов и других частей их конструкции.
Алюминиевые сплавы марки 2ХХХ применяются для изготовления деталей и частей конструкции авиационной техники, которые подвергаются воздействию внешней среды с высокими температурами. В свою очередь узлы гидравлических, масляных и топливных системы изготавливаются из сплавов марок 3ХХХ, 5ХХХ и 6ХХХ.
Особенно широкое применение в авиастроении получил сплав марки 7075, из которого изготавливаются элементы конструкции корпуса (обшивка и силовые профили) и узлов, находящиеся под воздействием высоких механических нагрузок, коррозии и низких температур. В данном алюминиевом сплаве в качестве легирующих металлов выступают медь, магний и цинк.
Авиационный алюминий: производство и область применения
Авиационный алюминий — это сверхпрочный деформационный алюминиевый сплав (Al-alloy), который широко используется в аэрокосмической промышленности. По сравнению с обычными Al-alloy к ним предъявляют более высокие требования к прочности, твердости, ударной вязкости, усталостному сопротивлению и пластичности. Они обладают хорошими механическими и технологическими свойствами, а также высокой прочностью и высокой ударной вязкостью при 150 C или выше.
Прокат авиационного алюминия
Общие сведения и область применения авиационного алюминия
Наиболее замечательной характеристикой авиационного Al-alloy является то, что его прочность может быть улучшена деформационной термической обработкой. Это комплексный процесс, который сочетает усиление пластической деформации с усилением фазового перехода во время термообработки. В процессе пластической деформации аэроалюминиевого сплава происходят изменения кристаллической структуры, такие как динамическое восстановление, рекристаллизация, суб-динамическая рекристаллизация, статическая рекристаллизация и статическое восстановление.
Легкий, прочный и гибкий, авиационный алюминий стал идеальным материалом для выпуска самолетов, иногда его называют «крылатый металлом».Al-alloy составляют 75-81% современного самолета. Он был фактически впервые использован в авиации до изобретения самолета. Граф Фердинанд Цеппелин изготавливал рамы для дирижаблей из алюминия.
Прорыв, положивший основу развития авиации, произошел в 1903 году, когда братья Райт первыми облегчили конструкцию Flyer-1, применив Al-alloy. Тогда автомобильные двигатели весили слишком много и не создавали достаточной мощности, чтобы позволить самолету подняться в воздух. Поэтому для Flier-1 был построен специальный двигатель, в котором были установлены детали, такие как блок цилиндров, отлитый из алюминия.
Самолеты собирались из Al листов, которые соединялись заклепками. Количество их в большом самолете достигает миллионов штук. Некоторые модели используют прессованные панели вместо листов, например, крыло крупнейшего в мире грузового самолета Ан-124-100 «Руслан», способного перевозить до 120 тонн груза, состоит из восьми прессованных алюминиевых панелей шириной 9 метров каждая. Крыло спроектировано таким образом, что оно будет продолжать выполнять свои функции, даже если панели повреждены.
Корабль “Восток-1”
Авиационный сплав используются в корпусе космических кораблей. В 1957 в Советском Союзе был запущен первый спутник из алюминиевого сплава. В 1961 год запущена капсула «Восток-1» в виде сферы из алюминиевого сплава, в которой советский космонавт Юрий Гагарин перемещался по орбите Земли. Сегодня сплав используется водородных ракетных баках, в наконечниках ракет. Детали ракет-носителей и орбитальных станций, а также узлы крепления солнечных батарей — все эти элементы изготовлены из Al-alloy. Даже твердотопливные ракетные ускорители сделаны из алюминия. Они используются на первой стадии космического полета и состоят из Al-alloy порошка, окислителя, такого как перхлорат аммония, и связующего вещества.
Например, самая мощная в мире ракета-носитель “Сатурн-5”, которая может вывести на орбиту 140 тонн груза сжигает 36 тонн алюминиевого порошка за время, необходимое для достижения орбиты.
Основные виды и свойства алюминиевых сплавов
Существует много видов методов классификации алюминиевого сплава, которые можно разделить на деформацию Al-alloy и литье Al-alloy. Деформация может выдерживать обработку давлением и переработана во множество форм, спецификаций из Al-alloy, который в основном используется для изготовления авиационной техники.
Деформационный состав авиационного алюминия можно разделить на упрочненный без термической обработки Al-alloy и упрочненный при термической обработке Al-alloy. Механические свойства упрочненного без термической обработки не могут быть улучшены путем термообработки, но могут быть усилены деформацией при холодной обработке. В основном он включает в себя алюминий высокой чистоты, промышленный алюминий высокой чистоты и промышленный чистый алюминий. Термообработанный упрочненный Al-alloy может улучшить свои механические свойства путем закалки и старения. Его можно разделить на твердый, кованый, сверхтвердый алюминий и специальный Al-alloy.
Плиты алюминия
Алюминий-марганец и алюминий магний
Магний добавляется в необрабатываемые деформируемые сплавы из-за его эффекта упрочнения твердого раствора. В целом, твердосплавные сплавы более устойчивы к коррозии, чем двухфазные. Магний делает алюминий более анодным, а разбавленные алюминиево-магниевые сплавы обладают высокой устойчивостью к коррозии, особенно в морской воде и щелочных растворах.
Однако, когда магний превышает твердую растворимость в бинарных сплавах, он осаждается на границах зерен в виде Al8Mg5, который является сильно анодным. Коммерческие алюминиево-марганцевые сплавы чаще всего содержат менее 1,25 % марганца. Поскольку железо, присутствующее в большинстве алюминиевых сплавов в качестве примеси, снижает растворимость марганца в алюминии, то увеличивается вероятность образования крупных первичных частиц Al6Mn, которые могут оказывать вредное влияние на пластичность.
Алюминий-магний-кремний
В алюминиевых сплавах кремния образуют двоичную эвтектику на 11,7% кремнии с температурой плавления 577 С. Там нет интерметаллических соединений. Железо, даже в небольших количествах, может серьезно ухудшить ударную вязкость, поэтому для уменьшения этого эффекта добавляют марганец. В этом случае «крылатый металл» обладает очень высокой текучестью и широко используется для литья, часто, будучи легированной магнием, чтобы обеспечить некоторую степень отверждения при осадке, и, улучшить свойства при высоких температурах.
Алюминий-медь-магний
Алюминиево-медные сплавы состоят из твердого раствора меди в алюминии, который дает увеличение прочности. Большая часть увеличения прочности обусловлено образованием осадка меди алюминида Cuál 2. Для того чтобы получить все преимущества этого осадка, он должен присутствовать в виде тонко и равномерно распределенного субмикроскопического осадка в зернах, что достигается обработкой раствором с последующей тщательно контролируемой термообработкой при старении. В отожженном состоянии по границам зерен образуется осадок, а в сверхвысоком состоянии субмикроскопические они становятся крупнее. В обоих случаях прочность сплава меньше, чем в правильно состаренном состоянии.
Ранние алюминиево-медные сплавы содержали около 2–4% меди. Этот состав привел к тому, что Al-alloy были чувствительны к термическому укорачиванию, настолько, что в течение многих лет считались не свариваемыми. Однако увеличение количества меди до 6% и более заметно улучшило свариваемость благодаря большому количеству эвтектики, доступной для заполнения горячих трещин по мере их образования. Предел твердой растворимости меди в алюминии составляет 5,8% при 548 С. В окружающей среде эта медь присутствует в виде насыщенного твердого раствора с частицами алюминида меди упрочняющей фазы CuAl2, внутри зерен в виде мелкого или крупного осадка, или на их границах.
При добавлении магния к алюминиево-медным сплавам повышается прочность после завершения термообработки и закалки. Al-alloy получается с высокой пластичностью, если процесс старения протекает при температуре +18С. При использовании искусственного старения, можно достичь большего роста прочности, в соотношении с пределом текучести, хотя при этом проявляется эффект ее снижения при растяжении.
производство алюминия
Нюансы температуры плавления
Переменчивость Т плавление во многом связана с энергией в электронных связях Al-alloy, поскольку в чистом Al она постоянна. Процесс плавки как чистого Al, так и сплавов начинается с передачи металлу тепла из вне или образование его в толще изделия, например, при индукционном методе нагрева.
Т плавления Al:
У некоторых Al-alloy содержащих кремний и магний Т начала плавления падает до 500.0 С. Вообще, это теоретически понятие имеет значение только при рассмотрении чистых металлов или других кристаллических веществ. У Al-alloy не может быть определенной Т плавления, поскольку сам процесс плавления/затвердевания протекает в интервале Т. Т начала плавления является точкой солидус (твердый), а окончания – точкой ликвидус (жидкий). Для авиационных сплавов точки ликвидус/ солидус равны соответственно 635/477 С.
Маркировка и состав
Существует много марок авиационных сплавов, но в мире пользуются европейской по стандарту ISO. Современные авиационные конструкции с алюминиевым сплавом имеют маркировку для высокопрочных 2 серии (2024, 2017, 2а12) и сверхпрочных 7 серии (7075, 7475, 7050, 7а04), а также частично 5 (5a06, 5052, 5086) и 6 (6061, 6082) серии. Цена 6 серии на российском рынке колеблется 280-300 руб. за килограмм.
Аэрокосмический алюминий в основном используется для обшивки поверхности крыла, длинного прогона плоскости крыла, края крыла на балках, перемычки, стрингера фюзеляжа, направляющих сидений, балки киля, боковой рамы, обшивки фюзеляжа, нижней стенки.
Твердый алюминий с маркировкой 2024, 2А12, 2017А – алюминиево-магниевые медные сплавы широко используются в авиации поскольку имеют хорошую прочность, ударную вязкость, сопротивление усталости, хорошую пластичность и используются для изготовления крышек, проставок и ребер. Его цена за 1 кг на рынках России варьируется от 190-200 руб./кг.
Сверхтвердый алюминий7075, 7A09 – сплав алюминия, цинка, магния и меди, обычно используемый, с высоким пределом прочности и пределом текучести, большой несущей способностью, для изготовления верхней крышки крыла и балки. На бирже в Москве этот алюминий (цена) реализуется по 280 руб./кг.
Нержавеющий алюминиевый сплав 5А02, 5А06 и 5В05, имеет алюминиево-магниевый состав. Он имеет высокую коррозионную стойкость, усталостную прочность, хорошую пластичность и свариваемость. Сплав реализуется по цене 260 руб. за 1 кг
Применение авиационных алюминиевых сплавов в авиастроении
Экспериментальным данные подтвердили, что применение алюминиевых сплавов в конструкции космического корабля, экономит стоимость запуска примерно 20 000 долл. США на каждый 1 кг потери веса. Если вес истребителя уменьшается на 15%, дальность полета может быть увеличена на 20%, а полезная нагрузка на 30%. Поэтому мир придает большое значение исследованиям и разработкам новых легких конструкционных материалов для аэрокосмической промышленности.
Авиационный алюминиевый сплав широко используется в области авиации и авиакосмической отрасли благодаря своим уникальным преимуществам, таким как малая плотность, умеренная прочность, простота обработки и формовки, антикоррозионная стойкость. Достаточные мировые запасы сырья и повышенная способность к переработке еще больше усиливают аргументацию в пользу применения Al-alloy. Обшивка, балки ребра, проставки и шасси могут быть изготовлены из алюминия, а количество используемого алюминия зависит от марки самолета.
Из-за своей низкой цены Al-сплав широко применяется в гражданских самолетах, которые ориентированы на экономические преимущества. Al-сплав, используемый в самолете Boeing 767, составляет около 81% массы тела. Некоторые авиационные алюминиевые сплавы обладают хорошими криогенными свойствами, могут работать в среде с жидким водородом и кислородом, поэтому они являются идеальными материалами для выпуска жидких ракет, например, топливных баков, баков с окислителем, секций между резервуарами и ступенями.
Сегодня основными материалами из алюминиевого сплава, используемыми в гражданской авиации, являются отливки, поковки, экструзивные профили из алюминиевого сплава большого сечения.