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航空铝合金材料的应用AreanauticalAluminumAlloyMaterials1.航空铝合金材料的简介2.铝合金在航空航天领域的应用实例3.国内外航空铝合金材料的发展状况主要内容一、航空铝合金材料的简介航空铝合金具有比强度高、加工和成形性好、低成本以及可维修性好等一系列优点，广泛用于飞机主体结构材料，与航空武器装备的发展紧密相连。为航空装备的发展做出了了巨大贡献飞机机体材料结构的演变历程年代机体材料结构1903-1919木、布1920-1949铝合金、钢1950-1969铝合金、钛合金、钢1970-21世纪初铝合金、钛合金、钢、复合材料21世纪初至今复合材料、铝合金、钛合金、钢铝合金是航天装备的主要结构材料，一代铝合金一代高新技术装备，历经5代发展，推动了航空航天技术的发展（1）第一代－时效硬化高静强度；应用：运5、轰5……（2）第二代－过时效热处理高强耐蚀；应用：运6、轰6、歼11、运8….（3）第三代－高纯为基础，高强高韧耐蚀；应用：歼10、枭龙、ARJ21….（4）第四代－以精确控制多尺度第二相为基础－超强高韧耐蚀抗疲劳铝合金；应用：ARJ21、大运机…（5）正在研发第五代－具有高淬透性的高综合性能铝合金。应用：大型运载工具等随着航空航天工业的发展和其他材料技术的发展，铝材在性能、规格方面面临历史上最严峻的挑战。铝合金的发展以结构的减重、高可靠和长寿命为目标，主攻高强高韧耐蚀抗疲劳高综合性能、极端环境的服役性能以及性能均匀、残余应力小的大规格高性能材料。这就需要通过热处理工艺精确调控材料围观组织提高铝合金综合性能，满足航空航天工业发展对材料的苛刻要求，其作用至观重要、不可或缺。二、铝合金在航空航天领域的应用2.1铝合金在航空领域的应用（1）飞机上不同部位应用的铝合金20世纪欧美国家铝合金在飞机不同部位的应用情况飞机上不同部位应用的铝合金主要有2X24，7X75，7X5X等，其合金牌号及热处理状态随年代的变化，如表所示。铝材在波音747客机上的应用部位示意图1—桁条(7075-T6，包铝的);2—骨架(7075-T6、7178或包铝的7178);3—翼盒(上表面7075-T76，包铝的;下表面7075-T6;翼梁帽7075-T76);4—主骨架(7075-T6锻件，包铝的7075-T6，7075-T6挤压型材);5—升降舵与主向舵(包铝的2024-T3);6—垂直安定面、蒙皮与桁条(包铝的7075-T6);7—中发动机支架(Ti6A14V，包铝的2024-T3，包铝的2024-T81);8—水平安定面整体加强壁板(7075-T76，挤压的);9—机身蒙皮(包铝的2024-T3，包铝的7075-T76):10—大梁(4个，7075-T6挤压型材)二、铝合金在航空航天领域的应用2.1铝合金在航空领域的应用（2）Boeing777客机所用先进铝合金目前Boeing777客机所用的主要先进铝合金主要有7055-T77，7150-T77，2X24-T3等，如图所示。Boeing777采用的先进铝合金二、铝合金在航空航天领域的应用2.1铝合金在航空领域的应用（3）客机A380所用先进铝合金目前空客A380所用的主要先进铝合金主要有70x5、2024等，见图及表所示。空中客机A380所用主要材料飞机结构飞机型号上翼面蒙皮桁条下翼面蒙皮桁条机身蒙皮桁条A380705574497085（后梁）7040（前梁）2024HDT20266013_T785076铝合金在空中客机A380上的应用二、铝合金在航空航天领域的应用2.1铝合金在航空领域的应用（4）ARJ21飞机各部位采用的铝合金ARJ21支线客机主要铝合金分布示意图我国的ARJ21飞机各部位采用的铝合金主要包括7050-T74，7150-T77，7055-T77，2XXX-T3等，如图所示。铝合金材料在ARJ21-700支线客机中的应用序号合金牌号技术标准主要使用部位12024AMS-QQ-A-250/4机身蒙皮、机翼下壁板2024(包铝)AMS-QQ-A-250/522124AMS-QQ-A-250/29中温下对强度和稳定性有要求的部位32026AMS4338机翼下桁条42324(Alcoa公司)蒙皮、机翼下桁条、机翼下壁板52524AMS4296机身蒙皮、机翼下壁板、机身框架、隔框62219AMS-QQ-A-250/30发动机短舱零件76061AMS-QQ-A-250/11要求有高塑性和高抗腐蚀性的飞机零件、飞机管件87050(挤压件)AMS54341于截面受高载荷的主要结构件，如机翼上壁板、梁等7050(板材)AMS42017050(板材)AMS405097055AMS4206飞机翼上壁板、机翼上桁条107075AMS-QQ-A-250/12飞机结构的重要受力零件、接头等7075(包铝)AMS-QQ-A-250/13117150(板材)AMS4252机翼上壁板、梁、机身桁条、机身框架、隔框、机翼上桁条、翼肋和翼梁AMS4345127175AMS4344飞机结构主要承力部件137475AMS4084机翼蒙皮、机翼下壁板、梁和隔框等某些军用飞机用材结构比例(%)机型钢铝合金钛合金复合材料购买件F-104F-4EF-14EF-15E飓风F-16AF-18AAV-8BF-22EF2000F-15L-42S37苏2720.017.015.04.415.04.713.05.05.25.070.054.036.035.846.578.350.947.715.043.037.335.045.064.06.025.026.95.52.212.041.012.025.830.021.018.03.04.02.03.04.212.026.324.043.01.230.015.010.020.020.020.920.010.612.12.030.218.0一些民用干线飞机用材结构比例(%)机型铝合金钢铁钛合金复合材料B747B757B767B767-200B777A300A320A340A380MD-8281.078.080.074.570.076.076.570.072.074.513.012.014.015.612.013.013.511.010.012.04.06.02.06.47.04.04.57.08.06.02.04.04.03.511.05.05.511.010.07.5二、铝合金在航空航天领域的应用2.1铝合金在航空领域的应用（5）飞机上常用铝合金的特点、用途及状态合金牌号主要特点主要用途主要状态1420密度小、抗蚀性好机身蒙皮和纵梁、座舱、油箱、舱口盖、地板、翼肋、管道附件2024强度高，有一定耐蚀性，综合性能较好飞机蒙皮、骨架、肋梁、螺旋桨元件等飞机结构件T351、T4、T8512219具有较高的室温强度和高温持久强度，热塑性好，无挤压效应，可焊接，抗腐蚀性差飞机蒙皮与结构件T31、T37、T87、T851、T35112324高强、高韧飞机结构件T392524高强、高韧、抗疲劳强度高机身蒙皮T33003良好的抗腐蚀性能和延展性、密度小发动机过滤网H225052中等强度、良好的耐蚀性和焊接性、易于加工成形风扇叶片、储油箱H32、H34、H112飞机用主要铝合金的特点、用途及状态合金牌号主要特点主要用途主要状态7050高强、良好的断裂韧性和抗腐蚀性能、淬火敏感性低飞机机身框架、机翼蒙皮、舱壁、桁条、加强筋、肋、托架、起落架支承部件、座椅导轨T7651、T7451、T73511、T76511、T74527150高强、优良的抗腐蚀性能、优良的断裂韧性和抗疲劳性能飞机的上翼结构、机体板梁凸缘、上面外板主翼纵梁、机身加强件、龙骨梁、座椅导轨T651、T7751、T6511、T77511、T777175高强、良好的抗腐蚀性、优良的断裂韧性飞机外翼梁、主起落架、前起落架动作筒、垂尾接头T74、T7452、T765117475高强、高韧、好的抗疲劳性能和抗腐蚀性能，具有良好的综合性能飞机机身、机翼蒙皮、中央翼结构件、翼梁、舱壁、隔板、直升机舱板、起落架舱门T61、T761、T651、T7651、T73517085高强度锻造铝合金，综合性能高，适合于大截面产品桁条T7651B93пц铸造和压力加工状态各向异性小、良好的成形性、具有最低的临界冷速率形状复杂的大锻件、飞机主起落架闸门的连杆操纵装置、机体构件、直升机悬翼夹头、起落撬、弹射座椅导轨T1(T6)、T3(T73)续表----飞机用主要铝合金的特点、用途及状态二、铝合金在航空航天领域的应用2.2铝合金在航天领域的应用运载火箭主要铝材分布示意图铝合金在航天领域运载火箭上的应用，主要有7075、20x4、2219等，如图所示。三、国内外航空铝合金材料的发展状况直到2014年上半年，航空铝合金在航空航天工业中仍然发挥着重大作用，特别是在民航中，如空客A380，波音B777，C919等一些新型宽体客机在铝合金使用上均接近整体客机使用材料的70%。随着航空铝合金（变形铝合金）在航空航天领域的广泛使用。这就对铝合金的性能，加工工艺等提出了更高的要求（1）国外航空铝合金材料的发展状况①产品和工艺装备更新快，生产设备向大型化、专业化、紧凑化、成套化、高速化和自动化发展，为满足飞机大型整体件的需要，产品也向大型化、精密化、连续化方向发展。②加工工艺技术不断创新，向着精密高效和广谱交叉的方向发展③根据市场需求、不断开发新的高性能铝合金用材（高强比、高韧性、耐腐蚀、高损伤容限……）④利用最新科研成果，加工高精密的铝合金材料（薄板连铸连轧、电磁铸造、快速凝固、流变铸造、喷射沉积、深冷加工等）三、国内外航空铝合金材料的发展状况（1）国内航空铝合金材料的发展状况①整体技术水平和生产设备落后（生产效率低、设备陈旧、技术遭遇瓶颈，韧性和强度不达标）②产品品种规格状态不全，新材料、新技术少。目前我国铝合金有个牌号，且性能相近的重复牌号多，而美国有个。我国铝合金状态除基本5种外，派生的仅有种；美国铝合金状态除基本5种外，加上派生的有多种。