航空飞机用金属的发展历史
- 发布时间：2012/12/31 14:41:36
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自1910年以来，已开发了展宽用和铸造用等各种合金，作为zui近具有代表性的例子有，2024铝合金（主要成分为Al-4.5%Cu-0.6%Mn-1.5%Mg）、7075铝合金（主要成分为Al-5.6%Zn-1.6%Cu-2.5%Mg-0.3%Cr）等，这些铝合金都是抗拉强度好的高强度铝合金。前者称为“高强度硬铝”，后者称为“特高强度硬铝”。
将高强度硬铝和特高强度硬铝作为外板使用时，采用热压涂法在板材的两面涂覆薄的纯铝层的复合材料可以提高耐蚀性。尤其是，7055、7150和C188等各种新型铝合金已应用于波音777飞机的机体外板、机舱地板、机体龙骨形梁和机翼外层表面等。
镁合金的比重一般为1.8左右，仅为轻量铝合金的2/3左右，是实际使用合金中比重zui轻的合金，因此在没有承受大的载荷部位，且又有要求适当板厚的舵面等部件很多是使用镁合金。但是，由于镁合金的耐蚀性差，因此在以长时间使用为前提的民用运输机中，仅有少量作为铸件的风门片和齿轮箱等使用镁合金，它很难成为主流材料。
钛合金的比重是铝合金的1.6倍，抗拉强度比铝合金高2倍，与特殊钢基本相同，且耐蚀性和耐热性好。但是，由于原料价格高、而且加工困难，因此zui初仅仅是作为耐热材料使用而已。
zui近，随着钛合金加工技术的进步，钛合金已大量应用于结构部件和螺栓的制作，甚至应用于机舱地板。例如，在波音747的设计过程中为减轻机身重量，因此将以往用钢制作的部件改为用钛合金替代，成功地减轻机身重量。
在碳素钢中添加重量比在8%以下的金属元素可提高钢的韧性强度，这种高强度钢已用作航空宇宙用材料。
作为高强度钢的代表有美国钢铁标准AISI4130的铬钢和钼钢，主要用于螺栓、接头、起落架和发动机等。
与铬钼钢一起广泛应用于航空机的AISI4130的镍铬钼钢不仅富有韧性，而且能够在有限的强度范围内进行成分调整，在目前使用的航空机用材料中，它属于比强度zui大的高强度钢。因此，它可用于航空机中强度要求zui高的起落架、大型部件和发动机等。
另外，铬含量在11%以上的钢属于不锈钢，它不仅耐蚀性高，而且强度高、高温低温特性好，是重要的结构件制作材料。zui近，在不锈钢中主要用作航空机用材料的是15-5PH。该材料的耐蚀性和耐疲劳特性好，不仅可以替代以往的17-7PH，还可以替代低合金钢，已被广泛使用。
能耐650℃以上的高温，且耐蚀性等良好的耐热钢可以用作发动机的制作材料。喷气式发动机的涡轮入口气体温度越高，发动机的功率和比推力就越高，因此耐热钢已成为燃烧室和涡轮排气系统等的主要用材。
喷气式发动机的性能与耐热合金的性能基本成正比关系，因此可以说喷气式发动机的发展与这些耐热合金的开发有很大的相互关系。目前主要使用的耐热合金是镍基耐热合金和钴基耐热合金，它们能够承受1200℃左右的高温。在波音747的JT-9D发动机的燃烧室相关部件方面使用了镍基哈斯特洛伊耐蚀高镍合金；在涡轮相关部件方面使用了镍基因科内尔镍铬铁耐热耐蚀合金和钴基斯特莱特耐热耐磨硬质合金等耐热合金。