Letecký hliník: vlastnosti

Díky své lehkosti, plasticitě a odolnosti proti korozi se hliník stal nepostradatelným materiálem v mnoha průmyslových odvětvích. Letecký hliník je skupina slitin charakterizovaných zvýšenou pevností za použití hořčíku, křemíku, mědi a manganu. Další síla slitiny je dána pomocí tzv. "Stárnutí" je speciální metoda kalení pod vlivem agresivního atmosférického prostředí po dlouhou dobu. Slitina byla vynalezena na počátku 20. století, dirural, nyní známý také jako "avial".

Definice. Historická odchylka

Začátek historie leteckých hliníkových slitin je 1909. Německý hutní inženýr Alfred Wilm empiricky stanovena, z hliníkové slitiny s malým přídavkem mědi, manganu a hořčíku po vytvrzení při teplotě 500 ° C a rozložena stát při teplotě 20-25 ° C po dobu 4-5 dnů, se postupně stává obtížnější a silnější, bez ztráty plasticity. Postup se nazýval "stárnutí" nebo "zrání". Během tohoto vytvrzování atomy mědi vyplnit nejmenší množství zón na hranicích zrn. Průměr atomu mědi je menší než průměr hliníku, takže dochází k tlakovému namáhání, v důsledku čehož síla materiálu stoupá.

Poprvé byla slitina zvládnuta v německých továrnách Dürener Metallwerken a získala ochrannou známku Dural, tedy název "duralumin". Následně americký metallurgisté R. Archer a V. Jafris zlepšili složení, změnili procento, především hořčík. Nová slitina byla pojmenována 2024, která se dnes v různých modifikacích široce používá a celá rodina slitin - Avial. Název "letecký hliník" byl získán téměř bezprostředně po objevu, protože úplně nahradil dřevo a kov v leteckých konstrukcích.

Hlavní typy a charakteristiky

Existují tři hlavní skupiny:

• Rodiny hliník-mangan (Al-Mn) a hliník-hořčík (Al-Mg). Hlavní charakteristika - vysoká odolnost vůči korozi, která se netýká čistého hliníku. Takové slitiny jsou vhodné pro pájení a svařování, ale špatně řezané. Nehřát tepelnou úpravou.
• Slitiny odolné proti korozi systému hliníku, hořčíku a křemíku (Al-Mg-Si). Zpevňují se tepelným ošetřením, a sice kalení při teplotě 520 ° C, následovalo ostré chlazení vody a přirozené stárnutí asi 10 dní. Charakteristickou vlastností materiálů této skupiny je vysoká odolnost proti korozi za běžných podmínek a za stresu.
• Strukturní slitiny hliník, měď a hořčík (Al-Cu-Mg). Jejich základem je hliník, legovaný mědí, manganem a hořčíkem. Změna poměrů legující prvky, přijímat letectví hliník, vlastnosti které se mohou lišit.

Materiály druhé skupiny mají dobré mechanické vlastnosti, ale jsou vysoce náchylné k korozi než první a druhá skupina slitin. Stupeň citlivosti na korozi závisí na druhu povrchové úpravy, která je stále potřeba chránit barvou nebo eloxováním. Odolnost proti korozi je částečně zvýšena zavedením manganu do kompozice.

Kromě tří hlavních typů slitin se rozlišuje také kování slitiny, žáruvzdorné, konstrukce s vysokou pevností atd., které mají vlastnosti nezbytné pro konkrétní oblast použití.

Označování leteckých slitin

V mezinárodních normách označuje první číslo pro označování leteckého hliníku hlavní legující prvky slitiny:

• 1000 - čistý hliník.
• 2000 - dural, slitiny legované mědí. V určitém období - nejběžnější letecká slitina. Vzhledem k vysoké citlivosti na koroze, jsou stále více nahrazovány slitinami řady 7000.
• 3000 - legovací prvek - mangan.
• 4000 - legovací prvek - křemík. Slitiny jsou také známé jako silumin.
• 5000 - legovací prvek - hořčík.
• 6000 - plastové slitiny. Legujícími prvky jsou hořčík a křemík. Může být vystaven tepelnému praskání, aby se zvýšila pevnost, ale tento parametr je nižší než u sérií 2000 a 7000.
• 7000 - tepelně tvrzené slitiny, nejtrvanlivější letecký hliník. Hlavními legujícími prvky jsou zinek a hořčík.

Druhou číslicí označení je sériové číslo modifikace hliníkové slitiny po počáteční - číslice "0". Dvě finální čísla jsou číslo samotné slitiny, informace o její čistotě nečistotami. Pokud je slitina zažena, připojí se ke značce pátý znak "X".

Dnes je nejběžnější třída leteckého hliníku 1100, 2014, 2017, 3003, 2024, 2219, 2025, 5052, 5056. Charakteristické rysy těchto slitin jsou: lehkost, tažnost, dobrá houževnatost, odolnost proti oděru, korozi a vysokým stres. V letadlové budově jsou nejrozšířenějšími slitinami letadla hliník 6061 a 7075.

Složení

Hlavní legovací prvky leteckého hliníku jsou: měď, hořčík, křemík, mangan, zinek. Hmotnostní procento těchto prvků ve slitině určit vlastnosti, jako je pevnost, pružnost, odolnost proti mechanickému poškození, atd slitiny na bázi hliníku, - základní legovacích prvků :. mědi (2,2-5,2% hmotnostní), hořčík (0, 2-2,7%) a manganu (0,2-1%).

Rodina letadel hliník-křemík (4-13% hmotnosti) s menším obsahem dalších legujících prvků - měď, mangan, hořčík, zinek, titan, berylium. Používá se k výrobě složitých dílů, také známých jako slévárna siluminů nebo hliníkových slitin. Rodina ze slitiny hliníku a hořčíku (1-13% hmotnostních) s dalšími prvky mají vysokou tažnost a odolnost proti korozi.

Role mědi v leteckém hliníku

Přítomnost mědi v letadlové slitině přispívá k jejímu vytvrzení, ale současně špatně ovlivňuje její odolnost proti korozi. Klesá na hranicích zrn v průběhu kalení, měď činí slitinu náchylné k důlkové korozi, koroze napětím a mezikrystalové korozi. Zóny bohaté na měď je galvanicky více katodické než okolní hliníkové matrici, a tudíž více náchylné ke korozi vyskytující elektrochemickou mechanismem. Zvýšení obsahu mědi v hmotnosti slitiny až o 12% zvyšuje pevnostní vlastnosti v důsledku disperzního kalení v procesu stárnutí. Při obsahu mědi více než 12% se slitina stává křehkou.

Aplikace

Hliníkové slitiny jsou nejprodávanějším kovem na prodej. Díky nízké hmotnosti leteckého hliníku, trvanlivosti se tato slitina stává vhodnou volbou pro mnoho výroby od letadel až po domácí potřeby (mobilní telefony, sluchátka, baterky). Hliníkové slitiny se používají v lodním průmyslu, v automobilovém průmyslu, ve stavebnictví, v železniční dopravě, v jaderném průmyslu.

Široká poptávka po slitinách s mírným obsahem mědi (2014, 2024 dalších). Profily těchto slitin mají vysokou odolnost proti korozi, dobrou obrobitelnost a bodovou svařitelnost. Z nich jsou vyráběny zodpovědné struktury letadel, těžkých vozidel a vojenského vybavení.

Vlastnosti leteckého hliníkového spojení

Svařování leteckých slitin se provádí výhradně v ochranném prostředí inertních plynů. Výhodnými plyny jsou: hélium, argon nebo jejich směs. Hélium je mnohem vodivější. To určuje příznivější teplotní charakteristiky svařovacího média, což umožňuje velmi snadné propojení tlustostěnných konstrukčních prvků. Použití směsi ochranných plynů podporuje úplnější odtok plynu. Pravděpodobnost tvorby pórů v svařovaném švu je výrazně snížena.

Aplikace v konstrukci letadel

Letecké hliníkové slitiny byly původně vytvořeny pro stavbu leteckého zařízení. Z nich jsou vyráběny trupy letadel, části motoru, podvozky, palivové nádrže, upevňovací zařízení atd. V interiéru kabiny jsou použity hliníkové části letadla.

Hliníkové slitiny řady 2ххх se používají k výrobě dílů vystavených vysokým teplotám. Podrobnosti o lehce zatížených součástech, palivových, hydraulických a olejových systémech jsou vyrobeny ze slitin 3xxx, 5xxx a 6xxx. Nejrozšířenější v letadlové budově byla slitina 7075. Vyrábí prvky pro práci pod značnou zátěží, nízké teploty s vysokou odolností proti korozi. Základem slitiny je hliník a hlavními legujícími prvky jsou hořčík, zinek a měď. Z toho jsou vyrobeny silové profily leteckých konstrukcí, prvky kůže.