“神州十二”的成功發(fā)射,再次證明中國航天工程的大發(fā)展。關(guān)于航天飛船的制造業(yè)再次成為人們追逐的熱點(diǎn)。
作為一家專業(yè)生產(chǎn)鋁鎂錳屋面板的廠家,我們的產(chǎn)品如航天事業(yè)般發(fā)生著突飛猛進(jìn)的勢頭。今天小編帶領(lǐng)大家一起認(rèn)識(shí)下航天器上在鋁合金方面的應(yīng)用。
首先了解下航天器用兩大類結(jié)構(gòu)材料:金屬材料與復(fù)合材料。金屬材料具有成熟的使用性能和加工制造基礎(chǔ),一直以來都是衛(wèi)星結(jié)構(gòu)材料的首選;復(fù)合材料作為新興材料,其密度低、可設(shè)計(jì)性強(qiáng)等突出優(yōu)勢備受科研人員青睞,并有逐漸代替金屬作為衛(wèi)星主結(jié)構(gòu)材料的趨勢。
鋁合金作為航天飛船的主要制造材料,從燃料艙、載人艙(逃逸艙)、軌道艙等都需要大量的鋁合金材料。那么,航空航天用鋁合金主要有哪些呢?
鋁合金大型擠壓型材、鋁鋰合金、鋁合金厚板、鋁合金鑄件成為航空航天的鋁合金首選。品種規(guī)格多、構(gòu)件尺寸大、形狀復(fù)雜、工藝大等這些高合金化鋁材特點(diǎn)明顯,在鋁合金材料研發(fā)生產(chǎn)進(jìn)程中,要攻克多個(gè)工藝難題,取得熔鑄、熱加工、熱處理等多項(xiàng)科研成果。
金屬材料的特點(diǎn)是可焊接,主要用在衛(wèi)星密封殼體結(jié)構(gòu)中,接頭、支架等承力結(jié)構(gòu)件上也有適用。金屬材料中,合金鋼是工業(yè)界使用最廣泛的結(jié)構(gòu)材料,但是在航空航天領(lǐng)域除了少部分結(jié)構(gòu)采用合金鋼以外,主要都采用更加輕質(zhì)的鋁合金、鈦合金、鎂合金等。在比模量相當(dāng)?shù)那闆r下,輕質(zhì)合金的密度低很多。
在輕質(zhì)合金中,鋁合金價(jià)格相對便宜,導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性良好且抗腐蝕性能好,是目前衛(wèi)星上應(yīng)用最廣泛的輕金屬材料。部分鋁合金還具有良好的低溫性能,隨著溫度的下降,其強(qiáng)度和塑性都有所增加。在經(jīng)典的航天飛機(jī)時(shí)代,乘員艙、前機(jī)身、中機(jī)身、后機(jī)身、垂尾、襟翼、升降副翼和水平尾翼均由鋁合金制造。在美國,研究和應(yīng)用較多的主要有7075、7475和7055等7系鋁合金。這些成分的鋁合金不僅具有高強(qiáng)度,而且具有高韌性,一直是各國航天材料研究人員追求的目標(biāo)。受限于材料制備技術(shù)的發(fā)展,高強(qiáng)鋁合金在我國的應(yīng)用較少,但是要實(shí)現(xiàn)航天器的輕量化設(shè)計(jì),這始終是一個(gè)值得研究的方向。
目前應(yīng)用在航天器上的鋁合金主要有鋁合金厚板、鋁蜂窩板和鋁——鋰合金等。其中,鋁合金厚板具有高強(qiáng)度、良好的韌性、抗應(yīng)力性能和抗剝落腐蝕性能,而且其斷裂韌性較好,抗疲勞裂紋擴(kuò)展能力強(qiáng),作為航天航空用材料具有很好的綜合性能。另外,鋁蜂窩夾芯板結(jié)構(gòu)以其比強(qiáng)度高、比剛度高、隔熱隔振性能好、可設(shè)計(jì)性強(qiáng)等特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域,已成為現(xiàn)代衛(wèi)星主要的承力結(jié)構(gòu)。20世紀(jì)80年代發(fā)展起來的鋁——鋰合金由于鋰的添加可以降低合金的密度,增加剛度,同時(shí)仍然保持較高的強(qiáng)度、較好的抗腐蝕性和抗疲勞性以及適宜的延展性,被認(rèn)為是21世紀(jì)航空航天領(lǐng)域最理想的結(jié)構(gòu)材料。上述三類鋁合金因在航空航天領(lǐng)域的優(yōu)異表現(xiàn),都將是我國在鋁合金方面研究努力的方向與重點(diǎn)。
綜上所述,鋁合金在航天航空領(lǐng)域中的應(yīng)用,主要因?yàn)槠鋵?shí)一種超高強(qiáng)度變形鋁合金,具有較好的力學(xué)和加工性能,固溶處理后塑性好,熱處理強(qiáng)化效果好,一般在150℃(甚至更高)以下有高的強(qiáng)度,韌性好,是理想的結(jié)構(gòu)材料。
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