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各系铝板的特点和用途之八:8系铝锂合金

  8系铝板文章来自于:即铝锂合金铝板文章来自于:,主要合金元素是锂元素。因为锂是自然界中最轻的金属,铝板文章来自于:中加入锂元素之后,可以在保证铝板文章来自于:强度的同时,有效降低铝板文章来自于:的比重。8系铝锂合金有诸多优点,是高端铝板的代表。
  铝锂合金的特点:
  1、质量轻。铝锂合金最大的特点,就是其质量。锂元素的加入让铝锂合金的质量比多数金属的质量都要轻,随着锂元素含量的增加,其质量还会进一步降低,这一特点吸引着许多科学家对它进行研究。
  2、强度高。铝锂合金有很高的强度,其强度不会因为锂元素的增加而发生明显变化,而且可以通过添加铜、镁、锌等元素进一步提高合金的强度。
  3、刚度高。铝锂合金拥有很高的刚度,抗变形能力强,其刚度随着锂元素的增加还会进一步提高。
  4、抗腐蚀。与纯铝相比,铝锂合金拥有良好的抗腐蚀性,环境适应性很强。
  5、抗疲劳。金属疲劳是限制铝板应用范围的主要因素之一,而铝锂合金抗疲劳性能优异,使用寿命长。
  6、良好的延展性。铝锂合金拥有良好的延展性能,有效降低了铝锂合金的加工难度。
  铝锂合金主要应用于军事、航空、航天等领域
  因为铝锂合金主要用于军事、航空、航天等尖端领域,其生产工艺被各国奉为机密,所以铝锂合金的性能虽然优异,但是民用领域却难窥其境。
  铝锂合金的航空应用:
  铝锂合金已经在军用飞机、民用客机和直升飞机上使用或试用,主要用于机身框架、襟翼翼肋,垂直安定面、整流罩、进气道唇口、舱门、燃油箱等等。
  早在20世纪50年代,美国就开发了X2020铝锂合金用来取代7075用于RA-SC预警机。美国一公司将C-155铝锂合金用于波音777和空中客车A330/340飞机的垂尾和平尾,该合金比普通铝合金有更好的抗疲劳性能和高的强度。其中A330/340飞机每架使用铝锂合金650kg,可使飞机减重达4250kg,可以提高有效载荷及降低燃料消耗。麦道公司的C-17运输机使用了铝锂合金板材和挤压型材制造货舱的地板梁、襟翼副翼蒙皮等结构,用量达2.8t,比用普通铝合金减重208kg。法国幻影式战斗机上也大量应用铝锂合金,其成本低于热固塑料和金属基复合材料。在1988年的时候,洛克希德·马丁战术飞机系统公司、洛克希德·马丁航空系统公司和雷诺兹金属公司就开始AA2l97合金研制的联合计划,为军用歼击机隔板和舱壁生产重载厚板。1996年6月,雷诺兹金属公司开始售出第一批AA2l97合金板材,用于取代其它材料制造美国空军F-16飞机的后部隔板(舱壁)和其它零件。欧洲试验型战斗机EFA其前部所有薄板状零件皆由8090薄板制成,占所有材料的9%,驾驶舱内使用了不少铝锂合金,其中用铝锂合金超塑成形工艺制造的电子设备室的盖板长达1.5m。英、意合作生产的大型直升机EH101上,其机身框架、蒙皮和内部结构使用了相当多的铝锂合金板材和锻件,每架质量减轻200kg。而据估计,直升机在整个服役期间每减轻1kg增加经济效益高达3000英镑。
  在航空铝锂合金的研究和应用方面,前苏联及俄罗斯也一直处于世界的领先地位,比较有代表性的有01420、01421(含钪)、01423(含钪)、01430、01440、01450等。早在20世纪70年代,前苏联就将铝锂合金用于制造雅克-36飞机的主要构件,包括机身蒙皮、尾翼、翼肋等,该飞机在恶劣的海洋气候条件下使用,性能良好。20世纪90年代初又在米格-29和米格-31飞机上采用1420合金焊接结构,使减重效果进一步提高。米格-29使用了1420合金薄板、模锻件、挤压壁板等制造机身、驾驶员座舱、油箱等,每架飞机铝锂合金用量达3.8t。采用焊接油箱后减重达24%,其中12%是由于材料比重的降低,12%是由于焊接结构减少了铆钉、螺钉、密封剂和搭接部分而达到的。1420合金在其它飞机,如运输机、客机、直升机上用量也相当可观。安-124用量近8t,图-204用量2.7t,米-26用量1.8t,还有伊尔-86、安-72等也都采用了铝锂合金。近年来,Al-Li合金也大量用在苏-27、苏-35、苏-37等战斗机上,以及远程导弹弹头壳体等。
  铝锂合金已经广泛应用于运载火箭、航天飞机上面
  铝锂合金的航天应用:
  对于航天飞行器结构,质量的减轻可增加有效载荷,而有效载荷每增加1kg可带来4,400~110,000美元的效益。因此,由于铝锂合金密度低、性能好的特点,在很多航天飞行器中都采用铝锂合金结构。
  美国洛克希德导弹和空间公司(LMSC)制造的飞行器使用低密度、中等强度和高刚度的材料,因此大量采用铝锂合金产品。从20世纪80年代中期开始,大量选用8090及普通加工方法生产各种锻件、厚板、薄板与挤压件。LMSC在大力神有效载荷转接器上使用8090板材,减轻质量180kg。该公司使用AA2195合金生产的新的航天飞机“超轻型油箱”,长达47m,直径达8.4m,用于盛装低温燃料和液态氢。AA2195合金的使用使油箱减轻5%(减重近3400kg),强度提高30%,有效地增加了有效载荷,节约成本约7500万美元。麦道空间系统公司采用2090-T81板材制成直径2.44m,长3.05m的低温箱,用于三角翼火箭盛放燃料和液氧的容器,质量减轻15%。美国通用动力空间公司在阿特拉斯和半人马运载火箭上的三个部件采用2090合金,总量达70kg,质量较2024减轻8%。1997年12月的美国“奋进号”航天飞机外贮箱采用2195代替2219,运载能力提高了3.4t。
  铝锂合金在俄罗斯的航天业中也有很多的应用。俄罗斯在1450合金基础上添加0.20%的Sc元素研制出1460合金,有更优良的性能,将其应用于大型运载火箭“能源号”的结构件上。此外,还用在其它火箭、“暴风雪”号航天飞机和空间站的结构件上。
  铝锂合金在国内的应用:
  在普通民用领域,8系铝板的代表牌号是8011,主要用于生产瓶盖,是典型的瓶盖料,也可以用来生产铝箔、散热器片等。

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