Авиационен алуминий: характеристики

Благодарение на своята лекота, пластичност и устойчивост на корозия, алуминият се превърна в незаменим материал в много отрасли. Авиационният алуминий е група от сплави, характеризираща се с повишена здравина с включване на магнезий, силиций, мед и манган. Допълнителната сила на сплавта се дава с помощта на т.нар. "Ефектът на стареене" е специален метод на втвърдяване, дължащ се на въздействието на агресивна атмосферна среда. Сплавта е измислена в началото на 20-ти век, dirural, известен също като "авиация".

Определение. Историческо отклонение

Началото на историята на авиационните алуминиеви сплави е 1909 г. Немски металургичен инженер Alfred Wilm емпирично установена, ако алуминиева сплав с малка добавка на мед, манган и магнезий след втвърдяване при температура 500 ° С и се загасва престои при 20-25 ° в продължение на 4-5 дни, постепенно става по-трудно и по-силни, без да губят пластичност. Процедурата се нарича "стареене" или "съзряване". В процеса на това втвърдяване медните атоми запълват множество малки зони по границите на зърното. Диаметърът на медния атом е по-малък от този на алуминия, така че има компресивно напрежение, в резултат на което се повишава якостта на материала.

За първи път сплавта е усвоена в германските фабрики Dürener Metallwerken и е получила търговската марка Dural, откъдето идва и името "duralumin". Впоследствие американските металурзи Р. Арчър и В. Яфрис подобриха състава, променяйки процента, главно магнезий. Новата сплав е наречена 2024, която в различни модификации е широко използвана сега, както и цялото семейство от сплави - Avial. Името "авиационен алуминий" е получено почти веднага след откриването, тъй като изцяло заменя дървото и метала в конструкциите на самолетите.

Основни типове и характеристики

Има три основни групи:

• Семейства от алуминий-манган (Al-Mn) и алуминий-магнезий (Al-Mg). Основната характеристика - висока, едва допускаща до чиста алуминиева устойчивост на корозия. Такива сплави са добре пригодени за запояване и заваряване, но са лошо нарязани. Не втвърдявайте чрез топлинна обработка.
• Алуминиево-магнезиево-силиконови (Al-Mg-Si) системи, устойчиви на корозия. Те се подсилват чрез термична обработка, а именно охлаждане при температура от 520 ° С, последвана от рязко охлаждане на водата и естествено стареене за около 10 дни. Характерна особеност на материалите от тази група е високата устойчивост на корозия при нормални условия и при стрес.
• Структурни алуминиево-медни-магнезиеви сплави (Al-Cu-Mg). Тяхната основа е алуминий, легирана с мед, манган и магнезий. Промяна на пропорциите легиращи елементи, получават авиация алуминий, характеристики които могат да се различават.

Материалите на последната група имат добри механични свойства, но са силно податливи на корозия от първото и второто семейство от сплави. Степента на чувствителност към корозия зависи от вида повърхностна обработка, която все още се нуждае от защита с боя или от анодиране. Корозионната устойчивост частично се увеличава чрез въвеждане на манган в състава.

В допълнение към трите основни типа сплави се отличава и коване сплави, топлоустойчиви, конструкция с висока якост и т.н., притежаващи свойствата, необходими за определена област на приложение.

Маркиране на авиационни сплави

В международните стандарти първата цифра за маркиране на авиационния алуминий показва основните легиращи елементи на сплавта:

• 1000 - чист алуминий.
• 2000 - дюралуминий, сплави, легирани с мед. В определен период - най-разпространената аерокосмическа сплав. Благодарение на високата чувствителност към корозия, те все повече се заменят със сплави от серия 7000.
• 3000 - легиращ елемент - манган.
• 4000 - легиращ елемент - силиций. Сплавите са известни също като силуминий.
• 5000 - легиращ елемент - магнезий.
• 6000 - най-пластмасовите сплави. Легиращите елементи са магнезий и силиций. Може да бъде подложен на термично напукване, за да се увеличи якостта, но този параметър е по-нисък от сериите 2000 и 7000.
• 7000 - термично закалени сплави, най-трайният авиационен алуминий. Основните легиращи елементи са цинк и магнезий.

Втората цифра на маркировката е серийният номер на модификацията на алуминиевата сплав след първоначалната - цифрата "0". Двете финални цифри са броят на самата сплав, информация за нейната чистота чрез примеси. Ако сплавът е опитен, към маркировката се добавя петият знак "Х".

Днес, най-често срещаната клас самолети алуминий 1100, 2014, 2017, 3003, 2024, 2219, 2025, 5052, 5056. Най-отличителните черти на тези сплави са: лекота, еластичност, добра издръжливост, устойчивост на износване, корозия и голям стрес. При строителството на самолети най-широко използваните сплави са авиационния алуминий 6061 и 7075.

структура

Основните легиращи елементи на авиационния алуминий са: мед, магнезий, силиций, манган, цинк. Тегловният процент на тези елементи в сплавта се определят характеристики, като сила, гъвкавост, устойчивост на механични въздействия и др база сплав - алуминий, основни легиращи елементи :. меден (2,2-5,2% от теглото), магнезий (0, 2-2.7%) и манган (0.2-1%).

Семейство авиационни сплави от алуминий със силиций (4-13% от масата) с незначително съдържание на други легиращи елементи - мед, манган, магнезий, цинк, титан, берилий. Използва се за производство на сложни части, известни също като леярски целулит или алуминиева сплав. Едно семейство от алуминиево-магнезиеви сплави (1-13% от теглото) с други елементи притежава висока пластичност и корозионна устойчивост.

Ролята на медта в авиационния алуминий

Наличието на мед в авиационната сплав допринася за нейното заздравяване, но в същото време оказва силно влияние върху неговата устойчивост на корозия. Попадайки върху границите на зърното по време на процеса на охлаждане, медта прави сплавта склонна към корозия на корозия, корозия на напрежението и междукръгова корозия. Областите, богати на мед, са по-галванично катодни от алуминиевата матрица наоколо и следователно са по-уязвими от корозия, възникваща върху галваничния механизъм. Увеличаването на съдържанието на мед в масата на сплава до 12% увеличава свойствата на якост, дължащо се на дисперсно втвърдяване в процеса на стареене. Със съдържание на мед над 12%, сплавта става крехка.

Области на приложение

Алуминиеви сплави са най-популярният метал за продажба. Лекото тегло на авиационния алуминий, издържливостта прави тази сплав добър избор за много произведения от летателни апарати до битови артикули (мобилни телефони, слушалки, фенерчета). Алуминиевите сплави се използват в корабостроенето, автомобилостроенето, строителството, железопътния транспорт в ядрената индустрия.

Широкото търсене на сплави с умерено медно съдържание (2014 г., 2024 други). Профилите на тези сплави имат висока устойчивост на корозия, добра обработваемост и точково заваряване. От тях се произвеждат отговорни структури на самолети, тежкотоварни автомобили, военно оборудване.

Характеристики на авиационната алуминиева връзка

Заваряването на авиационни сплави се извършва изключително в защитната среда на инертни газове. Предпочитани газове са: хелий, аргон или смес от тях. Хелият е по-проводим. Това определя по-благоприятните температурни характеристики на заваряващата среда, което прави възможно свързването на дебелостенните конструктивни елементи доста комфортно. Използването на смес от защитни газове спомага за по-пълно изтичане на газ. Вероятността за образуване на пори в заварения шев е значително намалена.

Приложения в конструкцията на самолетите

Алуминиеви сплави за въздухоплавателни средства първоначално са създадени за изграждане на авиационно оборудване. От тях се произвеждат корпусите на самолетите, частите на двигателя, шасито, резервоарите за гориво, закрепващите устройства и др. В интериора на кабината се използват алуминиеви части на самолета.

Алуминиевите сплави от серията 2ххх се използват за производството на части, изложени на високи температури. Подробности за леко заредени компоненти, горивни, хидравлични и маслени системи са направени от сплави 3xxx, 5xxx и 6xxx. Най-широко използван в строителството на самолети е сплав 7075. Той произвежда елементи за работа при значително натоварване, ниски температури с висока устойчивост на корозия. Основата на сплавта е алуминий, а основните легиращи елементи са магнезий, цинк и мед. От него се правят профилите на силовите структури на въздухоплавателните средства, елементите на кожата.