Materiales de aleación de aluminio de alta resistencia y resistentes a la corrosión para el sector aeroespacial
Con el continuo desarrolloEn el campo aeroespacial moderno, la industria nuclear y la industria del transporte, se presentan requisitos más altos para el rendimiento integral de las piezas estructurales y una nueva generación de aleaciones de aluminio de resistencia ultraalta con peso ligero, alta resistencia, alta tenacidad, alta tenacidad a la fractura y tensión. La resistencia a la corrosión es sin duda la primera opción.
La aleación de aluminio de resistencia ultraalta generalmente se refiere a una aleación de aluminio con un límite elástico superior a 500 MPa, y el más común es el aluminio superduro de la serie 7. Esta serie de aleaciones de aluminio se desarrolló originalmente en el contexto de aplicaciones aeroespaciales y ahora se ha convertido en los principales materiales estructurales para aeronaves militares y civiles en el mundo, representando el 70-80% de la proporción de piezas estructurales de aeronaves, y en muchos campos en lugar de costosas aleaciones de titanio, convirtiéndose en un material estructural liviano importante e indispensable.
** Antecedentes del desarrollo de aleaciones de aluminio aeroespacial y situación actual **
La aleación de aluminio, como material de aleación liviano de alta resistencia relativamente maduro, se usa en la industria aeroespacial, los materiales de aleación de aluminio se usan generalmente como materiales estructurales y tienen una mayor resistencia específica y mejores propiedades de procesamiento que el acero.
El campo aeroespacial desarrolla principalmente materiales de aleación de aluminio de alta resistencia, alta tenacidad y resistencia a la corrosión para cumplir con las duras condiciones del uso aeroespacial, la aplicación es más aleaciones de aluminio de las series 2000 y 7000, sobre la base de la mejora del proceso de aleación de aluminio de alta resistencia. y mejora de la fórmula del material. A través de procesos de producción innovadores, como la pulvimetalurgia y el moldeo por chorro, se desarrollan materiales de aleación de aluminio livianos con mejor rendimiento y se llevan a cabo investigaciones relacionadas sobre materiales compuestos de matriz de aluminio y materiales de aleación de aluminio superplásticos.
En el proceso de desarrollo y aplicación de aleaciones de aluminio livianas de alta resistencia, el problema de la corrosión por tensión es el principal problema en toda la historia de la aplicación de la aleación de aluminio. Se ha convertido en cómo debilitar o retrasar el problema de la corrosión por tensión en el uso de aleaciones de aluminio de alta resistencia. el principal problema en el proceso de aplicación de la aleación de aluminio.
serie 2000aleación de aluminioes principalmente Cu como elemento de aleación principal, material de aleación de aluminio para agregar la cantidad adecuada de elemento Cu preparado en la resistencia, resistencia al calor, el rendimiento del procesamiento mejorará mejor, pero la resistencia a la corrosión se reducirá, porque la introducción del elemento Cu Para facilitar la visualización de la corrosión intercristalina dentro de la aleación de aluminio, los elementos de la composición del material afectan directamente el rendimiento de la aleación de aluminio. Por lo tanto, la aleación de aluminio de la serie 2000 generalmente se recubre con aluminio puro o aleación de aluminio de la serie 6000 en la superficie como una película protectora electroquímica de la aleación de aluminio principal para mejorar su resistencia a la corrosión. Posteriormente, los académicos han investigado mucho sobre los métodos para mejorar el rendimiento de corrosión bajo tensión de diferentes grados de aleación de aluminio, lo que ha retrasado el grado de corrosión bajo tensión de la aleación de aluminio hasta cierto punto.
En el campo aeroespacial, la composición principal de la aleación de aluminio de la serie 2000 es principalmente aluminio (Al), cobre (Cu) y magnesio (Mg), y la composición principal de la aleación de aluminio de la serie 7000 es Al, zinc (Zn), Mg y Cu. . También existen algunos materiales de aleación de aluminio de alto rendimiento (alta resistencia, alta tenacidad, resistencia a la corrosión) que se obtienen añadiendo algunos elementos especiales. En la actualidad, el método principal para obtener materiales de aleación de aluminio de alto rendimiento es cambiar las condiciones de fusión y fundición.
El material de aleación de aluminio es un componente importante para garantizar el vuelo seguro de los aviones. La selección y predicción del rendimiento de los materiales de aleación de aluminio en diferentes partes están directamente relacionadas con la seguridad y confiabilidad de las aeronaves. La predicción de fallos de los materiales de aleación de aluminio en la aviación está directamente relacionada con la seguridad humana y es necesario prestarle mucha atención.
** Desarrollo de materiales de aleación de aluminio aeroespacial extranjero **
En la década de 1960, Estados Unidos mejoró la aleación de aluminio 7075 y desarrolló una aleación 7050 más fuerte, más dura y más resistente a la corrosión por tensión, utilizada principalmente en las piezas estructurales de compresión F-18, y luego desarrolló la aleación 7150 para la fabricación de Boeing 757/767 y Airbus A301 y otras estructuras de ala superior de grandes aviones civiles. En la década de 1980, Estados Unidos y otros países desarrollaron con éxito la aleación 7055 sobre la base del 7150, la resistencia es aproximadamente un 10% mayor que la del 7150 y tiene un alto rendimiento integral, que se utiliza para el revestimiento superior del ala y el larguero del ala del avión Boeing 777. .
** La brecha entre China y el nivel avanzado internacional y la dirección del desarrollo **
En China, aunque los materiales de aleación de aluminio se han desarrollado durante muchos años, todavía existe una gran brecha en comparación con el nivel avanzado internacional. El desempeño específico es: primero, los productos son en su mayoría imitaciones, el material de aleación de aluminio con derechos de propiedad intelectual independientes e integrales aún no está disponible y aún no se ha establecido el sistema estándar para la producción de materiales de aleación de aluminio; En segundo lugar, la investigación básica es débil, el tiempo de desarrollo es corto y la acumulación de datos es insuficiente; En tercer lugar, los equipos de producción y procesamiento están atrasados y el sistema de control de calidad del producto no es perfecto.
En vista de esto, la dirección de desarrollo futuro de los materiales de aleación de aluminio en China debería ser:
Cambiar el contenido y la proporción de los elementos componentes;
Desarrollar formulaciones de materiales de aleación de aluminio correspondientes a diferentes requisitos de rendimiento, mejorar el rendimiento de la aleación de aluminio cambiando las condiciones del campo de solidificación, mejorar la cantidad de solución sólida de elementos de aleación y mejorar el rendimiento de la aleación de aluminio agregando elementos como circonio (Zr). escandio (Sc), erbio (Er) y otros métodos de microaleaciones;
Purificar aún más la aleación, reducir el Fe, Si y otras impurezas, controlar el contenido de impurezas y producir materiales de aleación de aluminio de alta tenacidad y resistencia;
Desarrollar nueva tecnología de tratamiento térmico., establecer diferentes tarjetas de proceso de tratamiento térmico para aleaciones de aluminio con diferentes requisitos de rendimiento y establecer el correspondiente sistema de especificación de estándares técnicos para garantizar la estabilidad del proceso de diferentes grados de aleaciones de aluminio.
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