航空材料

一、铝的生产制法

1886年美国化学家Hall及法国化学家H’eroult宣布以氧化铝(Al2O3)置于冰晶石(Na3AlF6)溶液中，于大约950 ℃进行电解。氧化铝(Al2O3)制法：利用铝矾土矿浸于氢氧化钠(NaOH)。

二、铝的特性

a)优点

铝及铝合金是目前应用最广泛之飞机制造材料。

重量轻，差不多是同体积铜或钢的1/3重量。

防腐蚀能力强。

可反射辐射能—可见光、辐射热、电磁波。

导电及导热能力强，且又是非铁磁性。

容易接合(焊接、铆接或胶合)

外观及表面易处理

机械性质良好，经加工处理后强度高、延展性高

存量多

b)缺点

当温度升高超过200℃，强度大幅减弱

当温度下降时倾向脆性材料

三、铝合金类别

通常以四位数字标明：第一位数字： 合金成分

1000系列：材料含99%以上之纯铝

2000系列：铜(Copper)为主要之成分---易热处理以提高强度， 但提高了腐蚀性

3000系列：锰(Manganese)为主要之成分----增加硬度

4000系列：硅(Silicon)为主要之成分-----为焊条之理想材料

5000系列：镁(Magnesium)为主要之成分-----提高强度及抗腐蚀

6000系列：镁与硅为主要之成分-----以硅化镁存在，可热处理提高强度及易加工

7000系列：锌(Zinc)为主要之成分-----经热处理提高强度，为所有铝合金中强度最高

第二位表示原产品以后修正其成分之次数

第三及四位表示产品开发次序

非热处理型铝合金

1000系列

3000系列

4000系列

5000系列

热处理型铝合金

2000系列

6000系列

7000系列

热处理铝合金如施以适当热处理其内部结构发生一种相变化，产生细致析出物，藉此种析出物，强化材料。这种现象叫析出硬化或时效硬化。

非热处理合金则无析出硬化现象(但也会有析出物)，故其强化作用通常借助一般的方法，如固溶体强化，加强化细晶强化。

四、符号含义

a)基本状态：

代号 名称 说明与应用 Ｆ 自由加工状态 适用于在成型过程中，对于加工硬化和热处理条件特殊要求的产品，该状态产品的力学性能不作规定。 Ｏ 退火状态 适用于经完全退火获得最低强度的加工产品。 Ｈ 加工硬化状态 适用于通过加工硬化提高强度的产品，产品在加工硬化后可经过（也可不经过）使强度有所降低的附加热处理。 Ｗ 固熔热处理状态 处理状态 一种不稳定状态，仅适用于经固溶热处理后，室温下自然时效的合金，该状态代号仅表示产品处于自然时效阶段。 Ｔ 热处理状态(不同于 F、O、H状态) 适用于热处理后，经过（或不经过）加工硬化达到稳定的产品。T代号后面必须跟有一位或多位阿拉伯数字。

b)热处理状态：

状态代号	说明与应用
T0	固溶热处理后，经自然时效再通过冷加工的状态。适用于经冷加工提高强度的产品。
T1	由高温成型过程冷却，然后自然时效至基本稳定的状态。适用于由高温成型过程冷却后，不再进行冷加工（可进行矫直、矫平，但不影响力学性能极限）的产品。
T2	由高温成型过程冷却，经冷加工后自然时效至基本稳定的状态。适用于由高温成型过程却后，进行冷加工、或矫直、矫平以提高强度的产品。
T3	固溶热处理后进行冷加工，再，经自然时效至基本稳定的状态。适用于在固溶热处理后，进行冷加工、或矫直、矫平以提高强度的产品。
T4	固溶热处理后自然时效至基本稳定的状态。适用于固溶热处理后，不在进行冷加工（可行矫直、矫平，但不影响力学性能极限）的产品。
T5	由高温成型过程冷却，然后进行人工时效的状态。适用于由高温成型过程冷却后，不经过冷加工（可进行矫直、矫平，但不影响力学性能极限），予以人工时效的产品。
T6	由固溶热处理后进行人工时效的状态。适用于由固溶热处理后，不再进行冷加工（可进行矫直、矫平，但不影响力学性能极限）的产品。
T7	由固溶热处理后进行人工时效的状态。适用于由固溶热处理后，为获取某些重要特性，在人工时效时，强度在时效曲线上越过了最高峰点的产品。
T8	固溶热处理后经冷加工，然后进行人工时效的状态。适用于经冷加工、或矫直、矫平以提高产品强度的产。
T9	固溶热处理后人工时效，然后进行冷加工的状态。适用于经冷加工提高产品强度的产品。
T10	由高温成型过程冷却后，进行冷加工，然后进行人工时效的状态。适用于经冷加工、或矫直、矫平以提高产品强度的产品。
注：某些6XXX的合金，无论是炉内固溶热处理，还是从高温成型过程急冷以保留可溶性组分在固溶体中，均能达到相同的固溶热处理效果，这些合金的T3、T4、T6、T7、T8和T9状态可采用上述两种处理方法的任一种。

c)消除应力状态：（X代表了热处理状态）

状态代号	说明与应用
TX51	适用于固溶热处理或自高温成型过程冷却后，按规定量进行拉伸的厚板、轧制或冷精整的棒材以及模锻件、锻环或轧制环，这些产品拉伸后不再进行矫直。厚板的永久变形量为1.5%~3%；轧制或冷精整棒材的永久变形量为1%~3%；模锻件锻环或轧制环的永久变形量为1%~5%。
TXX51
TXXX51
TX510	适用于固溶热处理或自高温成型过程冷却后，按规定量进行拉伸的挤制棒、型和管材，以及拉制管材，这些产品拉伸后不再进行矫直。 挤制棒、型和管材的永久变形量为1%~3%；拉制管材的永久变形量为1.5%~3%。
TXX510
TXXX510
TX511	适用于固溶热处理或自高温成型过程冷却后，按规定量进行拉伸的挤制棒、型和管材，以及拉制管材，这些产品拉伸后可微略行矫直以符合标准公差。 挤制棒、型和管材的永久变形量为1%~3%；拉制管材的永久变形量为1.5%~3%。
TXX511
TXXX511
TX52	适用于固溶热处理或自高温成型过程冷却后，通过压缩来消除应力，以产生1%~5%，永久变形量的产品。
TXX52
TXXX52
TX54	适用于在终锻模内通过冷整形来消除应力的模锻件。
TXX54
TXXX54

五、铝合金在航空的应用

合　金	典　型　用　途
2014	应用于要求高强度与硬度（包括高温）的场合。飞机重型、锻件、厚板和挤压材料，车轮与结构元件，多级火箭第一级燃料槽与航天器零件，卡车构架与悬挂系统零件
2017	是第一个获得工业应用的2XXX系合金，目前的应用范围较窄，主要为铆钉、通用机械零件、结构与运输工具结构件，螺旋桨与配件
2024	飞机结构、铆钉、导弹构件、卡车轮毂、螺旋桨元件及其他种种结构件
2048	航空航天器结构件与兵器结构零件
2124	航空航天器结构件
2218	飞机发动机和柴油发动机活塞，飞机发动机汽缸头，喷气发动机叶轮和压缩机环
2219	航天火箭焊接氧化剂槽，超音速飞机蒙皮与结构零件，工作温度为-270~300摄氏度。焊接性好，断裂韧性高，T8状态有很高的抗应力腐蚀开裂能力
2618	模锻件与自由锻件。活塞和航空发动机零件
2A02	工作温度200~300摄氏度的涡轮喷气发动机的轴向压气机叶片
2A06	工作温度150~250摄氏度的飞机结构及工作温度125~250摄氏度的航空器结构铆钉
2A10	强度比2A01合金的高，用于制造工作温度小于等于100摄氏度的航空器结构铆钉
2A11	飞机的中等强度的结构件、螺旋桨叶片、交通运输工具与建筑结构件。航空器的中等强度的螺栓与铆钉
2A12	航空器蒙皮、隔框、翼肋、翼梁、铆钉等，建筑与交通运输工具结构件
2A14	形状复杂的自由锻件与模锻件
2A16	工作温度250~300摄氏度的航天航空器零件，在室温及高温下工作的焊接容器与气密座舱
2A17	工作温度225~250摄氏底的航空器零件
2A50	形状复杂的中等强度零件
2A60	航空器发动机压气机轮、导风轮、风扇、叶轮等
2A70	飞机蒙皮，航空器发动机活塞、导风轮、轮盘等
2A80	航空发动机压气机叶片、叶轮、活塞、涨圈及其他工作温度高的零件
2A90	航空发动机活塞
3A21	飞机油箱、油路导管、铆钉线材等；建筑材料与食品等工业装备等
5052	此合金有良好的成形加工性能、抗蚀性、可烛性、疲劳强度与中等的静态强度，用于制造飞机油箱、油管，以及交通车辆、船舶的钣金件，仪表、街灯支架与铆钉、五金制品等
5056	镁合金与电缆护套铆钉、拉链、钉子等；包铝的线材广泛用于加工农业捕虫器罩，以及需要有高抗蚀性的其他场合
5083	用于需要有高的抗蚀性、良好的可焊性和中等强度的场合，诸如舰艇、汽车和飞机板焊接件；需严格防火的压力容器、致冷装置、电视塔、钻探设备、交通运输设备、导弹元件、装甲等
5086	用于需要有高的抗蚀性、良好的可焊性和中等强度的场合，例如舰艇、汽车、飞机、低温设备、电视塔、钻井装置、运输设备、导弹零部件与甲板等
5A02	飞机油箱与导管，焊丝，铆钉，船舶结构件
5A03	中等强度焊接结构，冷冲压零件，焊接容器，焊丝，可用来代替5A02合金
5A05	焊接结构件，飞机蒙皮骨架
5A06	焊接结构，冷模锻零件，焊拉容器受力零件，飞机蒙皮骨部件
6005	挤压型材与管材，用于要求强高大于6063合金的结构件，如梯子、电视天线等
6009	汽车车身板
6010	薄板：汽车车身
6061	要求有一定强度、可焊性与抗蚀性高的各种工业结构性，如制造卡车、塔式建筑、船舶、电车、家具、机械零件、精密加工等用的管、棒、形材、板材
6A02	飞机发动机零件，形状复杂的锻件与模锻件
7049	用于锻造静态强度与7079-T6合金的相同而又要求有高的抗应力腐蚀开裂勇力的零件，如飞机与导弹零件——起落架液压缸和挤压件。零件的疲劳性能大致与7075-T6合金的相等，而韧性稍高
7050	飞机结构件用中厚板、挤压件、自由锻件与模锻件。制造这类零件对合金的要求是：抗剥落腐蚀、应力腐蚀开裂能力、断裂韧性与抗疲劳性能都高
7075	用于制造飞机结构及期货 他要求强度高、抗腐蚀性能强的高应力结构件、模具制造
7175	用于锻造航空器用的高强度结构性。T736材料有良好的综合性能，即强度、抗剥落腐蚀与抗应力腐蚀开裂性能、断裂韧性、疲劳强度都高
7178	供制造航空航天器的要求抗压屈服强度高的零部件
7475	机身用的包铝的与未包铝的板材，机翼骨架、桁条等。其他既要有高的强度又要有高的断裂韧性的零部件
7A04	飞机蒙皮、螺钉、以及受力构件如大梁桁条、隔框、翼肋、起落架等

来源：航佳科技