Materiali in lega di alluminio ad alta resistenza e resistenti alla corrosione per il settore aerospaziale
Con lo sviluppo continuodel moderno settore aerospaziale, dell'industria nucleare e dell'industria dei trasporti, vengono proposti requisiti più elevati per le prestazioni complete delle parti strutturali e una nuova generazione di leghe di alluminio ad altissima resistenza con peso leggero, elevata resistenza, elevata tenacità, elevata resistenza alla frattura e stress la resistenza alla corrosione è senza dubbio la prima scelta.
La lega di alluminio ad altissima resistenza si riferisce generalmente alla lega di alluminio con resistenza allo snervamento superiore a 500 MPa e il più comune è l'alluminio superduro della serie 7. Questa serie di leghe di alluminio è stata originariamente sviluppata nel contesto delle applicazioni aerospaziali e ora si è sviluppata nei principali materiali strutturali per aerei militari e civili nel mondo, rappresentando il 70-80% della percentuale di parti strutturali di aerei, e in molti campi invece delle costose leghe di titanio, diventando un indispensabile importante materiale strutturale leggero.
** Contesto dello sviluppo delle leghe di alluminio aerospaziali e situazione attuale **
La lega di alluminio, come materiale in lega leggera ad alta resistenza relativamente matura, viene utilizzata nel settore aerospaziale, i materiali in lega di alluminio sono generalmente utilizzati come materiali strutturali e hanno una resistenza specifica più elevata e migliori proprietà di lavorazione rispetto all'acciaio.
Il settore aerospaziale sviluppa principalmente materiali in lega di alluminio ad alta resistenza, elevata tenacità e resistenza alla corrosione per soddisfare le dure condizioni dell'uso aerospaziale, l'applicazione è più serie 2000 e lega di alluminio serie 7000, sulla base del miglioramento del processo di lega di alluminio ad alta resistenza e miglioramento della formula dei materiali. Attraverso processi di produzione innovativi come la metallurgia delle polveri e lo stampaggio a getto, vengono sviluppati materiali in lega di alluminio leggera con prestazioni migliori e viene effettuata la ricerca correlata sui materiali compositi a matrice di alluminio e sui materiali in lega di alluminio superplastici.
Nel processo di sviluppo e applicazione della lega di alluminio leggera ad alta resistenza, il problema della tensocorrosione è il problema principale nell'intera storia delle applicazioni della lega di alluminio, come indebolire o ritardare il problema della tensocorrosione nell'uso della lega di alluminio ad alta resistenza è diventato il problema principale nel processo di applicazione della lega di alluminio.
Serie 2000Lega di alluminioè principalmente Cu come principale elemento legante, materiale in lega di alluminio per aggiungere la quantità appropriata di elemento Cu preparato in termini di resistenza, resistenza al calore, prestazioni di lavorazione saranno migliorate meglio, ma la resistenza alla corrosione sarà ridotta, perché l'introduzione dell'elemento Cu sarà rendono più facile mostrare la corrosione intercristallina all'interno della lega di alluminio, gli elementi della composizione del materiale influenzano direttamente le prestazioni della lega di alluminio. Pertanto, la lega di alluminio della serie 2000 è generalmente rivestita sulla superficie con alluminio puro o lega di alluminio della serie 6000 come pellicola protettiva elettrochimica della lega di alluminio principale per migliorarne la resistenza alla corrosione. Successivamente, gli studiosi hanno condotto molte ricerche sui metodi per migliorare le prestazioni di tensocorrosione di diversi gradi di lega di alluminio, il che ha ritardato in una certa misura il grado di tensocorrosione della lega di alluminio.
Nel campo aerospaziale, la composizione principale della lega di alluminio della serie 2000 è principalmente alluminio (Al), rame (Cu) e magnesio (Mg), mentre la composizione principale della lega di alluminio della serie 7000 è Al, zinco (Zn), Mg e Cu . Esistono anche alcuni materiali in lega di alluminio ad alte prestazioni (elevata resistenza, elevata tenacità, resistenza alla corrosione) ottenuti aggiungendo alcuni elementi speciali. Allo stato attuale, il metodo principale per ottenere materiali in lega di alluminio ad alte prestazioni è modificare le condizioni di fusione e fusione.
Il materiale in lega di alluminio è un materiale componente importante per garantire il volo sicuro degli aerei. La selezione e la previsione delle prestazioni dei materiali in lega di alluminio in diverse parti sono direttamente correlate alla sicurezza e all'affidabilità degli aerei. La previsione dei guasti dei materiali in lega di alluminio nell'aviazione è direttamente correlata alla sicurezza della vita e necessita di particolare attenzione.
** Sviluppo di materiali in lega di alluminio aerospaziale estera **
Negli anni '60, gli Stati Uniti migliorarono sulla base della lega di alluminio 7075 e svilupparono una lega 7050 più forte, più tenace e più resistente alla corrosione da stress, utilizzata principalmente nelle parti strutturali di compressione F-18, e poi svilupparono la lega 7150 per la produzione del Boeing 757/767 e dell'Airbus A301 e della struttura dell'ala superiore di altri aeromobili civili di grandi dimensioni. Negli anni '80, gli Stati Uniti e altri paesi svilupparono con successo la lega 7055 sulla base della 7150, la resistenza è circa il 10% superiore a quella della 7150 e ha prestazioni globali elevate, che viene utilizzata per il rivestimento dell'ala superiore e il longherone dell'ala dell'aereo Boeing 777 .
**Il divario tra la Cina e il livello avanzato internazionale e la direzione dello sviluppo**
In Cina, sebbene i materiali in lega di alluminio siano stati sviluppati da molti anni, c’è ancora un grande divario rispetto al livello avanzato internazionale. Le prestazioni specifiche sono: in primo luogo, i prodotti sono per lo più imitazioni, il materiale in lega di alluminio con diritti di proprietà intellettuale indipendenti e completi non è ancora disponibile e il sistema standard per la produzione di materiali in lega di alluminio non è stato ancora stabilito; In secondo luogo, la ricerca di base è debole, i tempi di sviluppo sono brevi e l’accumulo di dati è insufficiente; In terzo luogo, le attrezzature di produzione e lavorazione sono arretrate e il sistema di controllo della qualità del prodotto non è perfetto.
In considerazione di ciò, la direzione futura dello sviluppo dei materiali in lega di alluminio in Cina dovrebbe essere:
Modificare il contenuto e il rapporto degli elementi componenti;
Sviluppare formulazioni di materiali in lega di alluminio corrispondenti a diversi requisiti prestazionali, migliorare le prestazioni della lega di alluminio modificando le condizioni del campo di solidificazione, migliorare la quantità di soluzione solida degli elementi di lega e migliorare le prestazioni della lega di alluminio aggiungendo elementi come zirconio (Zr), scandio (Sc), erbio (Er) e altri metodi di microlega;
Purificare ulteriormente la lega, ridurre Fe, Si e altre impurità, controllare il contenuto di impurità e produrre materiali in lega di alluminio ad alta tenacità e alta resistenza;
Sviluppare una nuova tecnologia di trattamento termico, stabilire diverse schede di processo di trattamento termico per le leghe di alluminio con diversi requisiti prestazionali e stabilire un corrispondente sistema di specifiche degli standard tecnici per garantire la stabilità del processo di diversi gradi di leghe di alluminio.
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