آلیاژهای آلومینیوم هواپیما و هوافضا

دی ۴, ۱۳۹۶ | By wallshelf | Filed in: عمومی.

آلومینیوم خالص و منیزیم خالص به عنوان مواد ساختاری برای هواپیما به طور کامل نامناسب است، زیرا قدرت آنها بسیار کم است. با این حال، زمانی که آنها آلیاژ (شیمیایی مخلوط) با یکدیگر و یا با فلزات دیگر، قدرت خود را به طور قابل توجهی بهبود یافته است، و آنها را تشکیل می دهند که به طور گسترده ترین مورد استفاده از مواد هواپیما. فلزات آلیاژ شامل روی، مس، منگنز، سیلیکون و لیتیوم می باشند و ممکن است به صورت جداگانه یا ترکیبی مورد استفاده قرار گیرند.

تغییرات بسیار زیادی وجود دارد، هر کدام دارای خواص مختلف هستند و بنابراین برای کاربردهای مختلف مناسب هستند. آلیاژهای منیزیم بسیار مستعد ابتلا به آب دریا هستند و استفاده از آنها در هواپیما مبتنی بر حامل به طور کلی اجتناب می شود. آلیاژهای آلومینیومی، اگر چه چگال تر از آلیاژهای منیزیم هستند، بسیار کمتر مستعد ابتلا به حمله شیمیایی هستند و ارزان تر هستند، به طوری که بیشتر آنها استفاده می شود. آلیاژ ۲۰۲۴ به نام دوالومین شامل ۹۳٫۵ درصد آلومینیوم، ۴٫۴ درصد مس، ۱٫۵ درصد منگنز و ۰٫۶ درصد منیزیم است و بیشترین استفاده را از تمام مواد در ساختار هواپیما دارد. آلیاژهای آلومینیومی نسبت به آلومینیوم خالص نسبت به خوردگی بیشتر مستعد هستند، بنابراین آلومینیوم خالص اغلب روی سطوح آلیاژهای آن به یک لایه محافظ تبدیل می شود. این فرایند به عنوان روکش شناخته شده است، و ورق های آلیاژی مانند این به عنوان روکش ورقه ای یا آل پوشانده شناخته می شوند. یکی دیگر از ابزارهای معمول حفاظت از آلیاژهای آلومینیومی، آنودایزینگ است – تبدیل لایه سطحی به یک فرم که مقاوم تر از خوردگی توسط فرایند الکتروشیمیایی است. آلیاژهای آلومینیومی-لیتیوم نسبت به آلومینیوم-روی و آلومینیوم-آلیاژهای مس در قدرت و سختی بیشتر است، بنابراین می توان آنها را برای صرفه جویی در وزن استفاده کرد. استفاده از آنها محدود است زیرا حدود سه برابر گران است.

یک ویژگی جالب که برخی از آلیاژهای آلومینیوم با تیتانیوم به اشتراک می گذارد این است که آنها می توانند به شکل فوق العاده پلاستیک (SPF) تشکیل شوند. هنگامی که ماده به دمای خاصی گرم می شود، به مراتب پایین تر از نقطه ذوب آن است، می تواند چندین بار طول خود را بدون کشیدن یا ته نشینی محلی کشش دهد. سپس می توان آن را با استفاده از یک گاز بی اثر مثل آرگون تغییر داد تا قالب را پر کند و دقیقا شکل آن را بگیرد، بدون فشار به هنگام بازگشت. بر اساس این ویژگی، تکنیک های مختلفی وجود دارد که می توان آنها را با اشکال بسیار پیچیده و با حداقل وزن مورد استفاده قرار داد. هزینه اولیه هزینه ابزار به معنای SPF محدود به موارد خاص با هزینه بالا است و هنوز برای تولید انبوه واجد شرایط نیست. مواردی مانند انبارهای فشار، مخازن کوچک و مخازن را می توان با استفاده از این روش انجام داد.

مزایای آلیاژهای آلومینیوم و منیزیم

۱٫ نسبت قدرت بالا به وزن بالا
۲٫ طیف گسترده ای از آلیاژهای مختلف برای طیف گسترده ای از کاربردهای مختلف
۳٫ چگالی کم، حجم بزرگ به اندازه بزرگ برای وزن همان معنی است که آنها را می توان در ضخامت بزرگتر از مواد چسبنده تر، و کمتر مستعد ابتلا به لرزیدن محلی هستند؛ این امر در مورد آلیاژهای منیزیم حتی بیشتر از آلیاژهای آلومینیوم نیز کاربرد دارد
۴٫ موجود در بسیاری از قالب های استاندارد – ورق، ورق، لوله، نوار، اکسترودس
۵٫ آلیاژهای آلومینیوم پس از پردازش گرمایشی آسان می توانند کار کنند.
۶٫ می تواند به شکل فوق العاده پلاستیک (فقط برخی از آلومینیوم های آلومینیوم)

معایب

۱٫ در برابر خوردگی، یعنی این پوشش های محافظتی، به ویژه آلیاژهای منیزیم
۲٫ بسیاری از آلیاژها دارای قدرت محدودی هستند به خصوص در دمای بالا
۳٫ آلیاژهای منیزیم دارای قدرت کم (اما نسبت قدرت نسبت به وزن بالا)
۴٫ از حد خستگی (بخش بعد خستگی بعدا در این فصل را ببینید)


Tags: , , , ,