لتطبيق مواد سبيكة الألمنيوم المتطورة في مجال الفضاء ، ما هي العوامل التي تؤثر على الخصائص الشاملة للمواد؟

تُستخدم سبائك الألومنيوم بشكل أساسي كمواد هيكلية في الطائرات ، مثل الجلود والإطارات والمراوح وخزانات الوقود وألواح الجدران ودعامات معدات الهبوط. يمكن تقسيم تطبيق سبائك الألمنيوم وتطويره في الفضاء إلى عدة مراحل: في الخمسينيات من القرن الماضي ، كان الهدف الرئيسي هو تقليل الوزن وتحسين الصلابة والقوة المحددة للسبائك ؛ في الستينيات والسبعينيات من القرن الماضي ، كان الهدف الرئيسي هو تحسين المتانة والتسامح مع الأضرار في السبائك. سبائك 7xxx سلسلة T73 و T76 أنظمة المعالجة الحرارية ، 7050 سبائك وسبائك عالية النقاء ؛ في الثمانينيات ، بسبب ارتفاع أسعار الوقود ، كان هناك حاجة إلى مزيد من الحد من الوزن الهيكلي ؛ منذ التسعينيات ، فإن هدف تطوير سبائك الألومنيوم هو زيادة الوزن وزيادة تحسين متانة السبائك والتسامح مع الأضرار. على سبيل المثال ، تم تطوير نوع جديد من سبيكة الألومنيوم ذات القوة العالية ، والصلابة العالية ومقاومة التآكل العالية ، ويتم استخدام عدد كبير من الأطباق السميكة لمعالجة المكونات الهيكلية المتكاملة المعقدة بدلاً من المكونات التي سبق تجميعها مع العديد من الأجزاء ، والتي لا يمكنها ذلك فقط تقليل الوزن الهيكلي ، ولكن أيضا ضمان أداء مستقر. يتطلب تحقيق ذلك تطوير مواد صفيحة سميكة مع إجهاد داخلي منخفض.

لوحة سميكة الألومنيوم سميكة هي مادة هيكلية مهمة في صناعة الطيران الحديثة. في الوقت الحاضر ، طورت صناعة الألومنيوم في البلدان المتقدمة بشكل مستمر لوحات سميكة سميكة من ألومنيوم جديدة مع أداء ممتاز. من بينها ، هناك السبائك الشائعة التالية ، واحدة منها 7075-T7651 سبيكة الألومنيوم السميكة. ، يتمتع بقوة عالية ، ومتانة جيدة ، ومقاومة للإجهاد ، ومقاومة التآكل المضادة للتآكل ، وهو ينتمي إلى سبيكة الألومنيوم الفائقة من الألومنيوم والزنكسيوم ، والتي تستخدم على نطاق واسع في إطارات الطائرات ، وألواح الجدران المتكاملة ، وأدوات الهبوط ، والجلد ، إلخ. والثاني هو 7055 سبيكة الألومنيوم الفائقة الصدارة ، والتي هي سبيكة مع أعلى قوة بين سبائك الألومنيوم المشوهة. إن قوة ورقة سبائك 7075-T77 التي تنتجها AlcoA أعلى بنسبة 10 ٪ من 7150 و 30 ٪ من تلك التي تبلغ 7075 ، وهي مكسورة. صلابة جيدة ومقاومة قوية لنمو الكراك التعب. تحتوي الصفيحة السميكة على سبائك الألومنيوم على أداء شامل جيد كمواد للفضاء ، ولكن هناك أيضًا إجهاد متبقي في التبريد. يؤثر وجود الإجهاد المتبقي بشكل خطير على المعالجة وتطبيق المادة اللاحقة ، خاصة عندما يتم استخدامه كجزء هيكلي أو إجهاد متبقي هو سبب رئيسي للفشل المادي السابق لأوانه وحتى الحوادث الخطيرة عند العمل في البيئات المسببة للتآكل. لذلك ، من المهم للغاية دراسة طريقة القضاء على الإجهاد المتبقي.

2000 سلسلة من سبائك الألومنيوم لها مقاومة ممتازة لدرجة الحرارة وتستخدم بشكل رئيسي في الأجزاء المقاومة للفضاء عالية درجة الحرارة. يتم استخدام استقرار القوة وأداء العملية في الغالب للأجزاء المقاومة للحرارة والأجزاء الهيكلية القابلة للحمل المقاومة للحرارة والممزفات التي تعمل في نطاق درجة الحرارة من 150 إلى 250 درجة مئوية. توجد شوائب من الحديد (Fe) والسيليكون (SI) في سبائك سلسلة 2000. سيؤدي وجود هاتين الشورين إلى أن ينتج عنه مراحل شائكة خشنة ، مما يؤثر بشكل خطير على صلابة الكسر والخصائص الميكانيكية المستعرضة القصيرة. لذلك ، من خلال النظر في ضبط محتوى عناصر صناعة السبائك وتقليل مرحلة الشوائب من FE و SI ، قام الباحثون بتحسين قوة وصباقة سبائك الألومنيوم 2000 وتحسين مقاومة حرارة سبائك الألومنيوم عن طريق إضافة عناصر النيكل (NI). محتوى لتحسين أداء اللحام لمواد سبيكة الألومنيوم. بالنسبة لمواد سبيكة الألمنيوم ذات الجدران الرقيقة ، يتم تحسين أداء تحمل الضرر بشكل أساسي ، وللمواد سبيكة الألومنيوم ذات الجدران الكثيفة ، يتم تحسين أداء مقاومة التآكل والتوتر بشكل أساسي. أفضل مادة مطابقة.

تستخدم سبائك الألومنيوم 7000 سلسلة Zn كعنصر إضافي رئيسي. يمكن تعزيز صلابة سبيكة الألمنيوم عن طريق المعالجة الحرارية. بعد إضافة عنصر MG إلى السبائك ، يمكن تحسين أداء التشوه الساخن ويمكن توسيع نطاق التبريد. يمكن أن يؤدي تغيير ظروف معالجة الحرارة إلى تحسين القوة وقابلية اللحام ومقاومة التآكل. ومع ذلك ، فإن إدخال عنصر MG يجعل سبائك الألومنيوم تميل إلى التآكل. لذلك ، تنتمي سبائك الألومنيوم 7000 سلسلة إلى سبائك قابلة لحام عالية القوة مع حساسية تآكل عالية الإجهاد. سبيكة AL/Zn/Mg/Cu المضافة مع عنصر Cu لها قوة أعلى وتنتمي إلى سبائك الألومنيوم عالية القوة. قوة العائد قريبة جدا من قوة الشد. وتكون القوة عند ارتفاع درجة الحرارة منخفضة ، وغالبًا ما تستخدم في الأجزاء الهيكلية الحاملة للحمل حيث تكون درجة حرارة التشغيل أقل من 120 درجة مئوية. إن القابلية المميزة للآلات ، ومقاومة التآكل ، والصلابة العالية لسبائك الألومنيوم 7000 سلسلة تجعلها المادة الهيكلية الرئيسية للفضاء. على الصعيد الدولي ، كان من المعترف به في وقت مبكر من عشرينيات القرن العشرين أن معالجة الحرارة المشتركة بعد إضافة MG و Zn إلى سبائك الألومنيوم لها تأثير تعزيز ، ولكن هناك مشكلة خطيرة في تكسير تآكل الإجهاد. يعمل Molybdenum (MO) على تحسين مشكلة تكسير التآكل ويدرك عددًا كبيرًا من التطبيقات على الطائرات المقاتلة القائمة على الناقل. خاصة في عام 1943 ، تم تطبيق سبيكة 7075 التي طورتها الولايات المتحدة على قاذفة B-29 لأول مرة ، والتي جلبت تغييرات ثورية على هيكل الطائرة وأداءها. بعد ذلك ، تم تقليد سبائك الألومنيوم 7000 سلسلة من قبل مختلف البلدان ، وتم استخدامها على نطاق واسع في المنتجات المصنعة الراقية. في الستينيات من القرن الماضي ، تحسنت الولايات المتحدة على أساس سبائك الألومنيوم 7075 وطورت سبائك 7050 وهي أقوى وأكثر صرامة وأكثر مقاومة لتآكل الإجهاد. سبيكة ، تستخدم في تصنيع هيكل الجناح العلوي للطائرات المدنية الكبيرة مثل بوينغ 757/767 و Airbus A301. في الثمانينيات من القرن الماضي ، نجحت الولايات المتحدة في تطوير 7055 سبيكة على أساس 7150. قوته أعلى بنسبة 10 ٪ من 7150 ، ولديه أداء شامل كبير. يتم استخدامه لجلد الجناح العلوي وجناح طائرة ركاب بوينج 777.