การเปรียบเทียบโลหะผสมแผ่นอลูมิเนียมสำหรับการบินและอวกาศ

Q1: อะไรคือความแตกต่างของคุณสมบัติเชิงกลระหว่างปี 2024, 6061 และ 7075 โลหะผสมอลูมิเนียมสำหรับโครงสร้างเครื่องบิน?‌
‌A1:‌
โลหะผสมทั้งสามแสดงลักษณะการทำงานที่แตกต่างกัน:

‌2024-T3‌: ความแข็งแรงของผลผลิต 345 MPa, อายุความเหนื่อยล้า10⁷รอบที่ 120 MPa (FAA AC 20-107 B)

‌6061-T6‌: ความแข็งแรงลดลง (ผลผลิต 276 MPa) แต่ความต้านทานการกัดกร่อนที่เหนือกว่า (ASTM G67 การสูญเสียมวล<15 mg/cm²)

‌7075-T6‌: ความแข็งแรงสูงสุด (ผลผลิต MPa 503) แต่ไวต่อการร้าวการกัดกร่อนของความเครียด (SCC)

โบอิ้ง 787 ใช้ 2024 สำหรับสกินลำตัว ({2-6 มม. ความหนา) เนื่องจากความต้านทานต่อความเมื่อยล้าในขณะที่ 7075 ครอบงำปีกที่มีความแข็งแรงเกินความกังวล SCC 6061 ปรากฏในส่วนประกอบที่ไม่สำคัญเช่นแผงควบคุมภายใน

‌Q2: อัลลอยอลูมิเนียมและอลูมิเนียมการบินและอลูมิเนียมเปรียบเทียบในความทนทานต่อความเสียหายและอัตราการแพร่กระจายของรอยแตกได้อย่างไร?‌
‌A2:‌
การทดสอบการเจริญเติบโตของรอยร้าวเมื่อยล้า (FCG) ต่อ ASTM E647 เปิดเผย:

‌2024-T3‌: da/dn=2 ×10⁻⁴ mm/cycle ที่ΔK =10 mpa√m (ดีที่สุดระหว่างโลหะผสม)

‌7075-T73‌: ปรับปรุงความต้านทาน SCC แต่ FCG เร็วกว่า 40% กว่า 2024

‌2524-T3‌ (ตัวแปรใหม่): FCG ช้ากว่า 25% กว่ามาตรฐาน 2024

แอร์บัส A350 มีพนักงาน 2524 สำหรับสกินปีกล่างได้ 90, 000 รอบการบินก่อนที่จะถึงความยาวของรอยแตกที่สำคัญเมื่อเทียบกับ 60, 000 รอบด้วยดั้งเดิม 2024

‌Q3: อัลลอยอลูมิเนียม-ลิเธียมขั้นสูงอะไรบ้างที่แทนที่แผ่นการบินและอวกาศทั่วไป?‌
‌A3:‌
ข้อเสนออัลลีอัลลีรุ่นที่สาม:

‌2099-T83‌: การลดความหนาแน่น 5%, ความแข็งเพิ่มขึ้น 12% (ใช้ใน f -16 bulkheads)

‌2195‌: 30% แข็งแกร่งกว่า 2219 ที่ Cryo Temps (Space Shuttle ET Replacement)

‌2050-T84‌: รวมชีวิตที่เหนื่อยล้าของ 2024 เข้ากับความแข็งแกร่งของ 7075

เวที SLS Core ของ NASA ใช้แผ่น 1,200 ตารางเมตรจาก 2195 แผ่นประหยัด 7,700 กก. เมื่อเทียบกับโลหะผสมอลูมิเนียม-แค็ปเปอร์ในขณะที่ยังคงรักษาระดับการทำงาน -253 ถึง 175 องศา

Q4: ค่าการนำความร้อนแตกต่างกันอย่างไรในโลหะผสมอลูมิเนียมและอลูมิเนียมและระบบป้องกันความร้อนที่ส่งผลกระทบ‌
‌A4:‌
ช่วงการนำไฟฟ้า (25 องศา, ASTM E1461):

‌อัลบริสุทธิ์ (1050)‌: 229 W/m·K

‌2024‌: 151 W/m·K

‌7075‌: 130 W/m·K

ยานพาหนะที่มีความสูงเช่น SR -72 ใช้เกรด 2219/7050 สแต็คสูงถึง 2219 (188 W/m · K) สำหรับการเปลี่ยนขอบชั้นนำเป็น 7050 สำหรับการสนับสนุนโครงสร้าง การวิเคราะห์องค์ประกอบไฟไนต์ความร้อนแสดงให้เห็นว่าการกระจายความร้อนที่ดีกว่าการออกแบบเสาหิน 35%

Q5: การรักษาพื้นผิวที่เกิดขึ้นใหม่ช่วยเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนโดยไม่ลดประสิทธิภาพความเหนื่อยล้า?‌
‌A5:‌
เทคโนโลยีการพัฒนาสามประการ:

‌พลาสมาอิเล็กโทรไลติกออกซิเดชั่น (PEO)‌: การเคลือบ50μmทนต่อ 3, 000 hrs เกลือสเปรย์ (ASTM B117)

‌อัลลอยด์สเปรย์เย็น‌: ซ่อมแพทช์ด้วยการนำโลหะพื้นฐาน 95%

‌nanostructured anodizing‌: การเคลือบประเภท IIB ลดค่าปรับความแข็งแรงของความเมื่อยล้าจาก 20% เป็น<5%

F {0}} ของ Lockheed Martin ใช้ไอออนไอไอออน (IVD) อลูมิเนียมบนตัวยึด 7075 ยืดอายุการใช้งาน 8x ในสภาพแวดล้อมทางทะเลต่อการทดสอบ mil-dtl -83488