A. 铝锂合金的特性是什么
铝锂合金具有低密度、高比强度和比刚度、优良的低温性能和耐腐蚀性以及良好的超塑性等优点。用铝锂合金取代常规的铝合金可使结构质量减轻10%~15%,刚度提高15%~20%,是一种理想的航空航天结构材料。
铝锂合金是航空技术一种新材料
新材料是航空航天技术的重要基础,航空航天技术的发展又不断对材料科学提出新的问题和要求。铝锂合金是近十几年来航空金属材料中发展最为迅速的一个领域。
铝锂合金优点
锂是世界上最轻的金属元素。把锂作为合金元素加到金属铝中,就形成了铝锂合金。加入锂之后,可以降低合金的比重,增加刚度,同时仍然保持较高的强度、较 好的抗腐蚀性和抗疲劳性以及适宜的延展性。因为这些特性,这种新型合金受到了航空、航天以及航海业的广泛关注。正是由于这种合金的许多优点,吸引着许多科 学家对它进行研究,铝锂合金的开发事业犹如雨后春笋般迅速发展起来了。
编辑本段发展历程1983年在巴黎国际航空博览会上,世界上两家最大的铝合金生产企业英国阿尔康铝业公司和美国阿尔考铝业公司,同时宣布研制成功新的革命性材料铝锂合金。专家们认为,铝锂合金是从1943年发明铝锌系高强合金以来,铝合金研究和开发的又一个里程碑。
其实,铝锂合金并不是个新鲜概念。对这种材料的认识经历了相当长的时间。由于锂的比重小,在铝 中的溶解度高,长期以来人们就把锂看作铝的亲密合作伙伴。早在本世纪20年代,科技工作者就对铝锂合金进行过许多评论。1924年,德国研制成功一种工业 铝锂合金司克龙。这是一种仅含0.1%锂的铝锌合金
。它的机械性能比当时盛行的铝镁合金杜拉铝要稍好一些。由于当时杜拉铝已得到公认,所以影响了 司克龙合金应受到的广泛重视。1943年,高强度的铝锌镁铜合金问世,再一次低估了铝锂合金的工业价值。1957年,英国研制成功了含锂1.1%的X- 2020铝合金。这种合金用于美国舰载超音速攻击机的机翼和水平尾翼的蒙皮上,取代原设计中的铝合金后,RA-5C飞机的重量减轻6%。原苏联的科技工作 者同时也研制出了一种含锂2%的铝合金。又经过10年徘徊,到1967年发生了世界范围的能源危机后,各国又重新开始大规模研究铝锂合金。由于冶金技术和 相关技术的发展,使含锂量更大、比重更小、强度更高的铝钾合金的出现成为可能。据认为,目前许多先进的战斗机和民航飞机大都采用了这种合金。铝锂合金的成 本大约只是碳纤维增强塑料的1/10。如果采用铝锂合金制造波音飞机,重量可以减轻14.6%,燃料节省5.4%,飞机成本将下降2.1%,每架飞机每年 的飞行费用将降低2.2%。可以预料,随着材料科学的发展,将有越来越多的新型合金进入航空航天业、各个工业部门及千家万户。
B. “铝合金”到底含有哪几种金属
铝合金是一种统称,它包括变形铝合金和铸造铝合金两大类;
变形铝合金根据性能和用途又分为:超硬铝合金、硬铝合金、防锈铝合金、锻铝合金和特殊铝合金五种。
所有铝合金都是以铝为基础,熔炼时根据不同需要,适当加入铜、镁、硅、锰中的一种或几种形成铝合金。
一般情况下,铸造铝合金中其他合金元素的含量比变形铝合金高。
C. 铝锂合金性能参数
抗拉强度595MPa、屈服强度455MPa、延伸率10.8%、密度2.35g/cm3。根据查询铝锂合金相关信息得知,铝锂合金性能参数是抗拉强度595MPa、屈服强度455MPa、延伸率10.8%、密度2.35g/cm3。铝锂合金是一类密度小、弹性模量高、比强度和比刚度高的新型铝合金。
D. 关于铝合金的知识
关于铝合金知识。
减轻重量就是在提高性能,比如越野车的前后轮,如果使用合格的铝合金轮圈,使重量减少后,抗冲击能力有所提高,使用中响应能力的提高与越野的乐趣同步上升。
铝合金及铝基符合材料在摩托车上使用,尤其是在越野车的使用,比例会越来越高。从目前看,铝及铝产品是比多数钢铁稍贵,而比其他有色金属却便宜,并且铝资源的储量是极大的~~
世界前端的产品早已用上了钛、铍等产品,从价格上看,铝产品的广泛应用是必然的~
关于铝合金制品,其重量轻、抗冲击、耐用等方面优势,在摩托车上逐渐增多,为此查阅了相关书籍,将自己的粗浅理解献丑于这里的朋友。
铝是地壳中分布最光杆的元素之一,约为8.8%。仅仅次于氧和硅也就是金属元素的第一位。近几十年来,铝的材料工艺技术突飞猛进,如果想提高性能必然要考虑采用轻金属及复合材料。比如活塞,如果摩托车采用钢制的活塞,其性能只能达到铝合金的一半。
铝合金的分两大类,加工材和铸造材。加工材目前为8个系,其编号多为4位数字,有些人以为编号越高越好,其实是不尽正确的。还有的朋友认为硬度越高越好,也是有些片面的。
变形铝合金(加工材)方面:
1, 1×××系,非热处理型合金,为纯铝,如1000合金。1×××系导电、导热性优。在表面处理后适合做外观件,其强度不足,但做为反射板却不错,1060、1070可做配电用途及散热材料
2, 2×××系,热处理型合金,铝-铜系合金,如2024合金。实际上多为铝-铜-镁合金。杜拉铝、超杜拉铝(硬铝)就是指2017、2024等材料,该系材料的强度可与刚相抗衡,由于它含有较多的铜,耐蚀性较差。该系合金的焊接性能较差,在结合时适宜用铆接、螺丝固定,以及电阻焊接。
3, 3×××系,非热处理型合金,铝-锰系合金,如3034合金。多用语建材容器及汽车配管,最常见的是易拉罐。
4, 4×××系,非热处理型合金,铝-硅系合金,如4043合金。4032添加了硅,抑制他的热膨胀,改善它的耐热性,当作锻造活塞材料使用。
5, 5×××系,热处理型合金,铝-镁系合金,如5083合金。装饰材料,如天花板。
6, 6×××系,热处理型合金,铝-镁-硅系合金,如6063合金。6×××系列合金强度与耐蚀性都好,是结构用才的常用材料,但无法达到2×××系、7×××系的强度性能。
7, 7×××系,热处理型合金,铝-锌-镁-铜系合金,如7075合金。7×××系合金中有些为不含铜的合金。主要用于飞机、体育运动器材等,是目前主要开发的铝合金之一。
8, 8×××系,热处理型合金,铝-锂系合金,如8089合金。
铸造铝合金方面:
1, 铝-硅系合金,如ZL102合金
2, 铝-镁系合金,如ZL103合金
3, 铝-铜-硅系合金,如ZL107合金
4, 铝-铜-镁-硅系合金,如ZL110合金
5, 铝-镁-硅系合金,如ZL104合金
6, 铝-镁-锌系合金,如ZL104合金
并非是所有铝合金都适合使用,而且热处理的效果直接影响性能。我比较关注2×××系、7×××系铝合金,它们地适合越野车的部件,比较成熟的是2014、7075。当然2×××系的2618-T61抗拉强度达到625M,布氏硬度为的115,这是不错的钢的指标。铝合金的使用,不仅要在不同的温度情况下看它的抗拉伸、布氏硬度、疲劳强度、强度,还要看它热处理的指标等,以及是否适合耐腐蚀等。我国铝产品和铝加工材的产品均为世界首屈一指,但材料工艺也急需成为世界第一强国。
E. 合金材料有哪些分类
1 根据组成元素的数目,可分为二元合金、三元合金和多元合金。 2 根据结构的不同,合金主要类型是:
(1)混合物合金(共熔混合物),当液态合金凝固时,构成合金的各组分分别结晶而成的合金,如焊锡、铋镉合金等;
(2)固熔体合金,当液态合金凝固时形成固溶体的合金,如金银合金等;
(3)金属互化物合金,各组分相互形成化合物的合金,如铜、锌组成的黄铜(β-黄铜、γ-黄铜和ε-黄铜)等。
合金的许多性能优于纯金属,故在应用材料中大多使用合金(参看铁合金、不锈钢)。
3 铝合金分两大类:铸造铝合金,在铸态下使用;变形铝合金,能承受压力加工,力学性能高于铸态。可加工成各种形态、规格的铝合金材。主要用于制造航空器材、日常生活用品、建筑用门窗等。【压力加工铝合金】铝合金压力加工产品分为防锈(LF)、硬质(LY)、锻造(LD)、超硬(LC)、包覆(LB)、特殊(LT)及钎焊(LQ)等七类。常用铝合金材料的状态为退火(M焖火)、硬化(Y)、热轧(R)等三种。【铸造铝合金】铸造铝合金(ZL)按成分中铝以外的主要元素硅、铜、镁、锌分为四类,代号编码分别为100、200、300、400。【高强度铝合金】高强度铝合金指其抗拉强度大于480兆帕的铝合金,主要是压力加工铝合金中防锈铝合金类、硬铝合金类、超硬铝合金类、锻铝合金类、铝锂合金类。http://ke..com/view/64589.html?wtp=tt 4 钛合金的分类 钛是同素异构体,熔点为1720℃,在低于882℃时呈密排六方晶格结构,称为α钛;在882℃以上呈体心立方品格结构,称为β钛。利用钛的上述两种结构的不同特点,添加适当的合金元素,使其相变温度及相分含量逐渐改变而得到不同组织的钛合金(titanium alloys)。室温下,钛合金有三种基体组织,钛合金也就分为以下三类:α合金,(α+β)合金和β合金。中国分别以TA、TC、TB表示。
α钛合金
它是α相固溶体组成的单相合金,不论是在一般温度下还是在较高的实际应用温度下,均是α相,组织稳定,耐磨性高于纯钛,抗氧化能力强。在500℃~600℃的温度下,仍保持其强度和抗蠕变性能,但不能进行热处理强化,室温强度不高。
β钛合金
它是β相固溶体组成的单相合金,未热处理即具有较高的强度,淬火、时效后合金得到进一步强化,室温强度可达1372~1666 MPa;但热稳定性较差,不宜在高温下使用。
α+β钛合金
它是双相合金,具有良好的综合性能,组织稳定性好,有良好的韧性、塑性和高温变形性能,能较好地进行热压力加工,能进行淬火、时效使合金强化。热处理后的强度约比退火状态提高50%~100%;高温强度高,可在400℃~500℃的温度下长期工作,其热稳定性次于α钛合金。
三种钛合金中最常用的是α钛合金和α+β钛合金;α钛合金的切削加工性最好,α+β钛合金次之,β钛合金最差。α钛合金代号为TA,β钛合金代号为TB,α+β钛合金代号为TC。
钛合金按用途可分为耐热合金、高强合金、耐蚀合金(钛-钼,钛-钯合金等)、低温合金以及特殊功能合金(钛-铁贮氢材料和钛-镍记忆合金)等。典型合金的成分和性能见表。
热处理 钛合金通过调整热处理工艺可以获得不同的相组成和组织。一般认为细小等轴组织具有较好的塑性、热稳定性和疲劳强度;针状组织具有较高的持久强度、蠕变强度和断裂韧性;等轴和针状混合组织具有较好的综合性能。http://ke..com/view/64612.htm
F. c919采用新型国产铝锂合金材料最大的好处
中国C919大型客机(如图),是中国国产的大型客机,其重量参数如表,C919在使用材料上,采用了大量的先进复合材料,如铝锂合金、钛合金等,其中全机结构质量的30%使用新型国产铝锂合金,再通过飞机内部结构的细节设计,把飞机质量往下压缩。求:元素是质子数(即核电荷数)相同的一类原子的总称,不同种元素最本质的区别是质子数(即核电荷数)不同,所以铝(Al)元素和锂(Li)元素的本质区别是质子数(即核电荷数)不同.铝合金凭借密度小、强度适中、易加工成形、耐腐蚀性强,资源丰富、可回收性强等独特的优势,自1903年人类首次凭借动力装置飞天以来,航空工业的发展就与铝合金材料的应用结下了不解之缘。尽管近年来以碳纤维增强塑料为代表的复合材料在飞机上的比例有所上升,但性价比高的铝合金仍占有绝对优势,仍是航空器制造的主要关键性结构材料。在中国拥有自主知识产权的支线客机ARJ21-700与C919大型客机的用材中,铝合金零部件的质量占到飞机总质量的68%~75%。从发展历史来看,铝合金材料与航空工业一直都是相辅相成的,二者升级换代相互促进。新型铝合金的诞生造就了新一代飞机制造,更高性能的飞机又促进的新一代铝合金的研发与应用。就民用飞机的发展而言,上世纪50年代与波音707相适应的是高强度变形铝合金,而与目前空客A380飞机相对应的则是7085铝锂合金。从全球铝加工产业和航空工业来看,变形铝合金应用已经相当成熟,目前,新型飞机材料的需求,更主要体现在综合性能更加优良的铝锂合金上。
铝锂合金是美国铝业公司在1983年新研发推出的航空7085铝合金,于2002年在美国铝业协会注册,用于生产102~178毫米航空器厚板。铝锂合金是一种前所未有的超纯7xxx系合金。锂具有很大的化学活性,因此,铝锂合金必须在真空炉内熔炼,熔体也必须在有保护气氛条件下进行铸造,熔铸工艺是生产铝锂合金最为关键的技术。锂既能降低铝的密度又能提高弹性模量。向铝金属中每添加1%的锂,铝合金的密度就下降约3%,而其弹性模量则会上升约6%,从而成为复合材料(碳纤维增强塑料)强有力的竞争产品。据波音飞机公司测试,采用铝锂合金制造波音飞机,其重量可以减轻14.6%,燃料节省5.4%,飞机制造成本可下降2.1%,每架飞机每年的飞行费用可降低2.2%。由于铝锂合金的成本大约只是复合材料(碳纤维增强塑料)的10%,因而在应用上具有明显的比较优势。2009年,铝锂合金被纳入美国航天材料标准,目前,第三代铝锂合金已实现规模化工业生产,第四代铝锂合金研发已有了新成果。在新型飞机设计制造中,采用铝锂合金可使飞机铝合金零部件的质量减轻14%~30%,已成为新一代航空器的关键性结构材料。
航空铝合金新的焦点是先进铝锂合金的研发与应用。据统计,美国铝业公司是全球铝锂合金产能、产量最大的生产企业,约占全球的55%,俄罗斯联合铝业公司约占25%,其他企业合计约占20%。目前,全球主要有7个工厂能生产铝锂合金轧制材,11个工厂能生产铝锂合金挤压材,9个工厂可锻制铝锂合金自由锻件与模锻件,其中包括我国的西南铝业(集团)有限责任公司。
尽管美国铝业公司铝锂合金产量居全球首位,但仍在对铝锂合金进行扩能。如美国铝业公司在拉斐特建立了世界产能最大的铝锂合金生产工厂,将生产的第三代铝锂合金部件提供给空客A380、A350、波音787等飞机制造商。
2013年中期,美国铝业公司完成了位于英国基茨格林工厂铝锂合金产能的扩张;对达文波特轧制厂的铝锂合金板生产线进行了改扩建;对印度安纳州拉斐特挤压——锻造厂的铝锂合金生产线进行了扩建。根据2013年末统计数据,美国铝锂合金生产能力约10万吨/年,其中美国铝业公司生产能力达到约5.5万吨/年,占其国内的55%。
自从铝锂合金诞生后,该合金一直处于细化升级过程中,质量更轻、强度更高、成本更低的新一代铝锂合金不断被研发出来,如美国铝业公司的第三代铝锂合金已实现规模化工业生产。美国肯联铝业公司的法国沃雷普研发中心用了10年的时间,研发出一种名为“AIRWARE”新型铝锂合金,是应用于航空航天领域一种具有革命性的铝合金新材料。它将铝与锂、铜、银等其他金属融合,从而获得这种新合金。
据了解,AIRWARE可为飞机制造带来四大优势:一是比传统铝合金材质轻25%,因此,能够优化结构部件的设计,并减少二氧化碳的排放;二是其卓越的抗腐蚀和抗金属疲劳特性,可将较大的维护间隔时间延长至12年;三是可实现100%的循环再生利用;四是可用于制造航空器的全部零部件。目前,AIRWARE在新一代飞机制造中已得到应用,空中客车公司将其应用于其宽体客机A350-XWB;庞巴迪公司将其应用于窄体飞机C系列。为满足航空市场对新型铝锂合金日益增长需求,肯联铝业公司正在法国伊苏瓦尔轧制厂新建两条铝锂合金熔炼铸造生产线,专业生产AIRWARE 铝锂合金,预计在建的两条生产线将于2016年前投产。
在中国,为满足国产飞机对铝锂合金的需求,我国铝加工企业在上世纪60年代就开始对铝锂合金进行跟踪性研究,仿制的铝锂合金有两种:一是8090合金(1984年欧洲铝业协会发明的合金);另一种是2091合金(1985年法国发明的合金)。两种国产铝锂合金的各项性能已达到了国外水准。2000年,西南铝业从俄罗斯莫斯科轻金属研究院引进铝锂合金真空熔炼炉及铸造设备,中国可小批量生产铝锂合金板材、型材与锻件。2012年1月,西南铝业成功试制了用于国产大飞机项目专用的第三代铝锂合金。
目前,我国已基本掌握了航空铝锂合金的熔炼技术,如铝锂合金大扁锭与铝锂合金圆锭的铸造技术,但在铝锂合金基础研究与合金生产实践方面,与俄罗斯、美国还存在较大差距。主要表现在:一是创新能力与技术开发能力较为薄弱;二是生产能力小,当前仅有西南铝业能够生产铝锂合金,年产量还很少。
在我国,大飞机的制造需求,正在强劲拉动铝合金材料尤其是铝锂合金材料需求。中国大飞机C919型客机机身等直段部,包括前段客舱、前货舱和再循环风扇舱,是由蒙皮、客舱舷窗、客舱地板和承力部件等构成的筒状结构部段。据了解,C919机身等直段部位于大客机机身前部,是宽度相等的筒状结构部段,全长7.45米、宽4.2米、高4.2米,采用了先进的第三代铝锂合金板,这是中国国内民用飞机首次采用铝锂合金制造的部段。
2014年9月,C919大型客机中机身和副翼部件交付,首次交付的中机身和外翼翼盒大部件全长5.99米,宽3.96米,由中机身筒段、龙骨梁、中央翼、应急门组成,该部段包含零件8200多个,涉及工装3400多项,大量采用了第三代铝锂合金和高损伤容限铝合金材料。
目前,C919大型客机已经获得国内外20多家航空公司507架的订单,ARJ21-700也有278架订单。根据计划,到2018年,ARJ21支线客机、C919大飞机所用30%以上的铝合金材料将采用国产铝材。中国大飞机对铝合金材料的需求增加了中国铝加工企业航空民机铝合金研发和规模化生产的紧迫感。
目前,应用在航空民机的铝合金材料主要有:铝合金铸件、铝合金锻件、大断面铝合金挤压型材、铝合金厚板和铝锂合金等。中国铝加工业经过60多年的发展,已成为国际公认的铝材生产大国,目前,无论是铝合金熔炼设备、轧制设备、还是铝合金挤压设备以及精整设备,现代化的一流铝加工设备之数量对全球各国而言应该是最多的,但由于研发资金投入少、基础研究薄弱、现代化一流设备只能大量生产性能不是很高的铝材,像航空航天工业所用的高端铝材还是我们的短板。
当今航空工业需求旺盛的铝锂合金,我国仍基本处于跟踪仿制研发阶段,实现规模化商业生产还有很多难题去攻克,还有很长的路径去实践。
我国航空民机尤其是国产C919、ARJ21大飞机的快速发展已是不争的事实。时不我待,航空铝材发展任重而道远!我国铝加工行业拥有世界上顶尖的现代化铝加工技术装备,只要利用好现代化铝加工装备优势,与国外先进国家的同行开展技术合作,吸收他们的工作经验和研发成果,就一定能够实现“弯道超车”。
G. Al合金中主要的强化相都有那些
目前主要的铝合金有2系和7系等,不同系列主要的强化相也不尽相同,总结起来,有T相、S相、η相、η'相和GP区等
H. 铝锂合金有什么特性
铝锂合金是一种低密度、高性能的新型结构材料,它比常规铝合金的密度低10%,而弹性模量却提高了10%,其比强度和比刚度高,低温性能好,还具有良好的耐腐蚀性能和非常好的超塑性。铝锂合金主要为飞机和航空航天设备的减重而研制的,因此也主要应用与航空航天领域,还应用于军械和核反应堆用材,坦克穿甲弹,鱼雷和其它兵器结构件方面,此外在汽车、机器人等领域也有充分运用。
铝锂电池抗腐蚀能力强是因为铝在空气中易氧化在表面形成一层致密的氧化膜,可以阻挡反应进行。并且铝的还原性(即失电子能力)强于锂,故在空气中总是先铝反应,生成氧化膜后里面的锂就不会失去电子反应了。
热处理对铝锂合金在NaCl水溶液中腐蚀行为有影响。