日新月異的航空金屬材料（一）
2016/5/5 15:47:12
在航空運(yùn)輸日益發(fā)達(dá)的今天，人們對飛行已經(jīng)相當(dāng)熟悉：伴隨著發(fā)動機(jī)有力的轟鳴聲，飛機(jī)騰空而起，起落架隨之緩緩收入艙內(nèi)，飛機(jī)經(jīng)過短暫的爬升后迅速消失在地平線上。所有這些，依賴的是高效的機(jī)體結(jié)構(gòu)、強(qiáng)勁的發(fā)動機(jī)、強(qiáng)壯的起落架、先進(jìn)的系統(tǒng)等，而構(gòu)成這一切零部件基礎(chǔ)的主要是航空金屬材料。
1903年，美國萊特兄弟發(fā)明了世界上第一架飛機(jī)，所選用的材料是木材和帆布，飛行速度只有每小時16公里，和騎自行車的速度相差無幾。
1911年，鋁合金研制成功，并很快取代了木材和帆布，成為制造飛機(jī)的主要材料。第一次世界大戰(zhàn)期間，全金屬結(jié)構(gòu)的飛機(jī)已經(jīng)很普遍了。
從木布結(jié)構(gòu)過渡到金屬結(jié)構(gòu)，飛機(jī)的速度和其他性能實(shí)現(xiàn)了一次飛躍。例如，到1939年，螺旋槳飛機(jī)創(chuàng)造的最高時速已達(dá)755公里，僅36年的時間，飛機(jī)的飛行速度提高了47倍。如今，在飛機(jī)所使用的金屬材料中，鋁合金仍占有重要地位。
航空用鋁合金密度低、耐腐蝕性能好，且具有較高的比強(qiáng)度、比剛度，容易加工成型，有足夠的使用經(jīng)驗(yàn)，這些優(yōu)點(diǎn)使其成為飛機(jī)結(jié)構(gòu)的理想材料。
從誕生以來，鋁合金隨著飛機(jī)設(shè)計(jì)的要求而不斷發(fā)展，其性能也日益強(qiáng)大。例如，1954年，英國的3架“彗星”飛機(jī)先后墜毀，事故分析表明，墜機(jī)的主要原因是材料疲勞以及部分7075-T6鋁合金構(gòu)件被嚴(yán)重腐蝕。經(jīng)過探索，研究人員突破了過時效熱處理問題，研制出第二代耐腐蝕鋁合金，有效提升了飛機(jī)的安全水平。
如今，航空鋁合金的發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入第六階段。2005年4月27日，世界上最大的寬體客機(jī)空客A380在圖盧茲機(jī)場成功首飛。A380能夠取得成功，先進(jìn)材料的應(yīng)用立下了汗馬功勞。其中，加拿大鋁業(yè)公司和美國鋁業(yè)公司就為A380開發(fā)了新型鋁合金材料。
早在1998年，加拿大鋁業(yè)公司就與空客公司達(dá)成協(xié)議，共同組建為A380飛機(jī)攻關(guān)的集成項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，一起開發(fā)新型鋁合金材料。根據(jù)A380各部件的特點(diǎn)，加拿大鋁業(yè)公司開發(fā)出了7040-T7651、7449、2027-T3511等一系列鋁合金。每種合金都具有不同的性能和特點(diǎn)。
以7040-T7651合金為例，A380外翼的前梁和中央翼梁對材料的靜強(qiáng)度以及斷裂韌性提出了很高的要求。同時，材料還必須具有良好的延展性和機(jī)械加工性。為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，加拿大鋁業(yè)公司對原有合金AA7010/7050-T7651進(jìn)行了改進(jìn)，開發(fā)出新型合金7040-T7651。這種合金具有高靜強(qiáng)度、高韌性、低殘余應(yīng)力和良好的延展性等特點(diǎn)。
美國鋁業(yè)公司成立于1888年。一百多年來，該公司研發(fā)了一系列鋁合金材料，為航空工業(yè)的發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn)。
美國鋁業(yè)公司也參與了空客A380的研發(fā)。為了實(shí)現(xiàn)飛機(jī)結(jié)構(gòu)件的整體化、大型化，該公司開發(fā)出可用于整體結(jié)構(gòu)的新型鋁合金7085大型鍛件，其截面厚度可達(dá)300毫米。在A380項(xiàng)目中，用7085鍛件制造的應(yīng)急艙門，零件數(shù)量從147個減至40個，緊固件由1400個減至450個，重量減輕了20%，成本降低了20%?25%，承載能力和疲勞壽命也得到了顯著提高。
（蘇州標(biāo)新模型有限公司創(chuàng)立于2005年,是一家專注于中高端手板制作的大型模型公司。于2013年成立了分公司蘇州標(biāo)新精密機(jī)械有限公司，主要專注于非標(biāo)機(jī)械設(shè)備的研發(fā)、設(shè)計(jì)和制造、機(jī)加工、機(jī)械加工、模具加工、非標(biāo)零件加工以及各類治具加工。公司于2014年通過ISO9001質(zhì)量體系認(rèn)證。）
1903年，美國萊特兄弟發(fā)明了世界上第一架飛機(jī)，所選用的材料是木材和帆布，飛行速度只有每小時16公里，和騎自行車的速度相差無幾。
1911年，鋁合金研制成功，并很快取代了木材和帆布，成為制造飛機(jī)的主要材料。第一次世界大戰(zhàn)期間，全金屬結(jié)構(gòu)的飛機(jī)已經(jīng)很普遍了。
從木布結(jié)構(gòu)過渡到金屬結(jié)構(gòu)，飛機(jī)的速度和其他性能實(shí)現(xiàn)了一次飛躍。例如，到1939年，螺旋槳飛機(jī)創(chuàng)造的最高時速已達(dá)755公里，僅36年的時間，飛機(jī)的飛行速度提高了47倍。如今，在飛機(jī)所使用的金屬材料中，鋁合金仍占有重要地位。
航空用鋁合金密度低、耐腐蝕性能好，且具有較高的比強(qiáng)度、比剛度，容易加工成型，有足夠的使用經(jīng)驗(yàn)，這些優(yōu)點(diǎn)使其成為飛機(jī)結(jié)構(gòu)的理想材料。
從誕生以來，鋁合金隨著飛機(jī)設(shè)計(jì)的要求而不斷發(fā)展，其性能也日益強(qiáng)大。例如，1954年，英國的3架“彗星”飛機(jī)先后墜毀，事故分析表明，墜機(jī)的主要原因是材料疲勞以及部分7075-T6鋁合金構(gòu)件被嚴(yán)重腐蝕。經(jīng)過探索，研究人員突破了過時效熱處理問題，研制出第二代耐腐蝕鋁合金，有效提升了飛機(jī)的安全水平。
如今，航空鋁合金的發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入第六階段。2005年4月27日，世界上最大的寬體客機(jī)空客A380在圖盧茲機(jī)場成功首飛。A380能夠取得成功，先進(jìn)材料的應(yīng)用立下了汗馬功勞。其中，加拿大鋁業(yè)公司和美國鋁業(yè)公司就為A380開發(fā)了新型鋁合金材料。
早在1998年，加拿大鋁業(yè)公司就與空客公司達(dá)成協(xié)議，共同組建為A380飛機(jī)攻關(guān)的集成項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，一起開發(fā)新型鋁合金材料。根據(jù)A380各部件的特點(diǎn)，加拿大鋁業(yè)公司開發(fā)出了7040-T7651、7449、2027-T3511等一系列鋁合金。每種合金都具有不同的性能和特點(diǎn)。
以7040-T7651合金為例，A380外翼的前梁和中央翼梁對材料的靜強(qiáng)度以及斷裂韌性提出了很高的要求。同時，材料還必須具有良好的延展性和機(jī)械加工性。為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，加拿大鋁業(yè)公司對原有合金AA7010/7050-T7651進(jìn)行了改進(jìn)，開發(fā)出新型合金7040-T7651。這種合金具有高靜強(qiáng)度、高韌性、低殘余應(yīng)力和良好的延展性等特點(diǎn)。
美國鋁業(yè)公司成立于1888年。一百多年來，該公司研發(fā)了一系列鋁合金材料，為航空工業(yè)的發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn)。
美國鋁業(yè)公司也參與了空客A380的研發(fā)。為了實(shí)現(xiàn)飛機(jī)結(jié)構(gòu)件的整體化、大型化，該公司開發(fā)出可用于整體結(jié)構(gòu)的新型鋁合金7085大型鍛件，其截面厚度可達(dá)300毫米。在A380項(xiàng)目中，用7085鍛件制造的應(yīng)急艙門，零件數(shù)量從147個減至40個，緊固件由1400個減至450個，重量減輕了20%，成本降低了20%?25%，承載能力和疲勞壽命也得到了顯著提高。
（蘇州標(biāo)新模型有限公司創(chuàng)立于2005年,是一家專注于中高端手板制作的大型模型公司。于2013年成立了分公司蘇州標(biāo)新精密機(jī)械有限公司，主要專注于非標(biāo)機(jī)械設(shè)備的研發(fā)、設(shè)計(jì)和制造、機(jī)加工、機(jī)械加工、模具加工、非標(biāo)零件加工以及各類治具加工。公司于2014年通過ISO9001質(zhì)量體系認(rèn)證。）