Hợp kim nhôm và các bộ phận bằng thép không gỉ cho hàng không vũ trụ
Khi gia công các bộ phận cho các ứng dụng hàng không vũ trụ, nhiều yếu tố cần được xem xét, chẳng hạn như hình dạng, trọng lượng và độ bền của các bộ phận.Những yếu tố này sẽ ảnh hưởng đến giá trị chuyến bay của máy bay.Trong nhiều năm, vật liệu ưa thích cho các ứng dụng hàng không vũ trụ là hợp kim nhôm.Tuy nhiên, ở máy bay phản lực hiện đại, nó chỉ chiếm 20% trong cơ cấu.
Tuy nhiên, do nhu cầu về máy bay hạng nhẹ, việc sử dụng polyme gia cố carbon và vật liệu tổ ong trong ngành hàng không vũ trụ hiện đại ngày càng tăng.Trong những năm gần đây, các nhà sản xuất hàng không vũ trụ đã bắt đầu nghiên cứu các giải pháp thay thế cho hợp kim nhôm, một trong số đó là thép không gỉ cấp ngành hàng không.Việc sử dụng thép không gỉ này trong các thành phần máy bay mới đã tăng lên.Bài viết này sẽ giải thích việc sử dụng và sự khác biệt của hợp kim nhôm và thép không gỉ trong máy bay hiện đại.
Bộ phận hợp kim nhôm hàng không vũ trụ
Ứng dụng các bộ phận hợp kim nhôm hàng không vũ trụ
Nhôm là vật liệu tương đối nhẹ, nặng khoảng 2,7 g/cm3 (gam trên centimet khối).Mặc dù nhôm nhẹ hơn và rẻ hơn thép không gỉ, nhưng độ bền và khả năng chống ăn mòn của nó không tốt bằng thép không gỉ.Thép không gỉ vượt trội so với nhôm về độ bền và độ bền.
Mặc dù việc sử dụng hợp kim nhôm đã giảm trong nhiều khía cạnh của sản xuất hàng không vũ trụ, hợp kim nhôm vẫn được sử dụng rộng rãi trong máy bay hiện đại.Đối với nhiều ứng dụng cụ thể, nhôm vẫn là một vật liệu bền và nhẹ.Do độ dẻo cao và dễ gia công nên nó tương đối rẻ so với nhiều vật liệu tổng hợp hoặc titan.Nó cũng có thể được tăng cường hơn nữa bằng cách tạo hợp kim với các kim loại khác, chẳng hạn như đồng, magiê, mangan và kẽm, hoặc bằng cách xử lý nhiệt hoặc lạnh.Khi nhôm tiếp xúc với không khí, đóng các liên kết oxy hóa hóa học, cách ly nhôm với môi trường.Chức năng này làm cho nó cực kỳ chống ăn mòn.
Các hợp kim nhôm phổ biến nhất được sử dụng để sản xuất các bộ phận hàng không bao gồm:
Nhôm hợp kim 7075 (nhôm/kẽm)
Hợp kim nhôm 7475-02 (nhôm/kẽm/magiê/silicon/crom)
Hợp kim nhôm 6061 (nhôm/magiê/silicon)
7075 là sự kết hợp của nhôm và kẽm.Nó là hợp kim được sử dụng phổ biến nhất trong các ứng dụng hàng không vũ trụ.Nó có tính chất cơ học tuyệt vời, độ dẻo, sức mạnh và khả năng chống mỏi.
7475-02 là sự kết hợp của nhôm, kẽm, silicon và crom, trong khi 6061 chứa nhôm, magie và silicon.Hợp kim nào được yêu cầu phụ thuộc hoàn toàn vào mục đích ứng dụng cuối cùng.Mặc dù nhiều bộ phận máy bay bằng hợp kim nhôm chỉ mang tính chất trang trí, nhưng một số bộ phận rất cần thiết cho chức năng của máy bay và phải có những đặc điểm cụ thể.
Nhôm scandium là một hợp kim nhôm thường được sử dụng trong ngành hàng không vũ trụ.Thêm scandium vào nhôm có thể tăng cường độ bền và khả năng chịu nhiệt của kim loại.Việc sử dụng nhôm scandium cũng có thể cải thiện hiệu suất nhiên liệu.Vì nó là vật liệu thay thế cho các vật liệu có mật độ cao hơn, chẳng hạn như thép và titan, nên việc thay thế các vật liệu này bằng nhôm scandium nhẹ hơn có thể giảm trọng lượng và cải thiện hiệu quả sử dụng nhiên liệu.
Các bộ phận bằng thép không gỉ cho các ứng dụng hàng không vũ trụ
Trong ngành hàng không vũ trụ, thép không gỉ dường như là một lựa chọn đáng ngạc nhiên so với nhôm.Mặc dù thép không gỉ nặng hơn nhưng việc sử dụng nó trong các ứng dụng hàng không vũ trụ gần đây đã tăng lên.
Thép không gỉ đề cập đến một loạt các hợp kim cơ sở sắt có chứa ít nhất 11% crom, đây là một hợp chất ngăn ngừa sự ăn mòn của sắt và cung cấp khả năng chịu nhiệt.Các loại thép không gỉ khác nhau bao gồm các nguyên tố nitơ, nhôm, silicon, lưu huỳnh, titan, niken, đồng, selen, niobi và molypden.Loại thép không gỉ đã được phân loại và biểu thị bằng ba con số.Mặc dù thép không gỉ thường được sử dụng chỉ chiếm khoảng một phần mười, nhưng có hơn 150 loại thép không gỉ.Ngoài ra, thép không gỉ có thể được chế tạo thành tấm, tấm, thanh, dây và ống, phù hợp với nhiều ứng dụng khác nhau.Có năm nhóm thép không gỉ chính, chủ yếu được phân loại theo cấu trúc tinh thể của chúng.Các nhóm này là thép không gỉ làm cứng austenitic, ferritic, martensitic, duplex và kết tủa.