Letecký hliník: vlastnosti

Díky své lehkosti, tvárnosti a odolnosti proti korozi se hliník stal nepostradatelným materiálem v mnoha průmyslových odvětvích. Letecký hliník je skupina slitin charakterizovaných zvýšenou pevností za použití hořčíku, křemíku, mědi a manganu. Další pevnost slitiny je dána tzv. "Stárnutí" je zvláštní metoda kalení pod vlivem agresivního atmosférického prostředí po dlouhou dobu. Slitina byla vynalezena na počátku 20. století, dirural, a nyní je také známá jako "avial".

Definice. Historická odchylka

Začátek historie leteckých hliníkových slitin je 1909. Německý metalurgický inženýr Alfred Wilm experimentálně prokázal, že pokud se slitina hliníku s mírným přídavkem mědi, manganu a hořčíku ustálí při teplotě 500 ° C a při teplotě 20-25 ° C po dobu 4-5 dní klesá, postupně se ztíží a Silnější, bez ztráty plasticity. Postup se nazýval "stárnutí" nebo "zralost". Při procesu tuhnutí atomy mědi vyplňují velké množství drobných zón na hranicích zrna. Průměr atomu mědi je menší než průměr hliníku, takže se objevuje tlakové napětí, které zvyšuje pevnost materiálu.

Poprvé byla slitina zvládnuta u německých rostlin Dürener Metallwerken a získala ochrannou známku Dural, tedy název "duralumin". Následně americké metalurgové R. Archer a V. Jafris zlepšili kompozici, změnily procento, především hořčík. Nová slitina byla pojmenována 2024, která je v různých modifikacích široce používána a celá rodina slitin - Avial. Jméno "letecký hliník" bylo získáno téměř okamžitě po objevu, protože úplně nahradilo dřevo a kov v leteckých konstrukcích.

Hlavní typy a vlastnosti

Existují tři hlavní skupiny:

• Rodiny hliník-mangan (Al-Mn) a hliník-hořčík (Al-Mg). Hlavní charakteristika - vysoká, sotva přiznává odolnost vůči korozi. Takové slitiny jsou vhodné pro pájení a svařování, ale jsou špatně řezané. Neváhejte tepelným ošetřením.
• Slitiny odolné proti korozi systému hliníku, hořčíku a křemíku (Al-Mg-Si). Zpevňují se tepelným ošetřením, jmenovitě kalení při teplotě 520 ° C, následované prudkým ochlazováním vody a přirozeným stárnutím po dobu asi 10 dnů. Charakteristickou vlastností materiálů této skupiny je vysoká odolnost proti korozi při provozu za běžných podmínek a za stresu.
• Strukturní slitiny hliníku, mědi a hořčíku (Al-Cu-Mg). Jejich základem je hliník, legovaný mědí, manganem a hořčíkem. Změnou poměrů legujících prvků se získává letecký hliník, jehož vlastnosti se mohou lišit.

Materiály druhé skupiny mají dobré mechanické vlastnosti, ale jsou vysoce náchylné k korozi než první a druhá skupina slitin. Stupeň korozní citlivosti závisí na druhu povrchové úpravy, která je stále potřeba chránit barvou nebo eloxováním. Odolnost proti korozi je částečně zvýšena zavedením manganu do kompozice.

Vedle tří hlavních typů slitin, kování, slitin, tepelně odolných konstrukcí s vysokou pevností a dalších, které mají vlastnosti, které jsou nezbytné pro konkrétní oblast použití, jsou také rozlišovány.

Označování leteckých slitin

V mezinárodních normách označuje první číslo pro označování leteckého hliníku hlavní legující prvky slitiny:

• 1000 - čistý hliník.
• 2000 - dural, slitiny dopované mědí. V určitém období - nejběžnější letecká slitina. Vzhledem k vysoké citlivosti na koroze, jsou stále více nahrazovány slitinami řady 7000.
• 3000 - legovací prvek - mangan.
• 4000 - legovací prvek - křemík. Slitiny jsou také známé jako silumin.
• 5000 - slitinový prvek - hořčík.
• 6000 - plastové slitiny. Legovací prvky jsou hořčík a křemík. Může být vystaven tepelnému praskání, aby se zvýšila pevnost, ale tento parametr je nižší než u sérií 2000 a 7000.
• 7000 - tepelně tvrzené slitiny, nejtrvanlivější letecký hliník. Hlavními legovacími prvky jsou zinek a hořčík.

Druhou číslicí označení je sériové číslo modifikace hliníkové slitiny po počáteční - číslice "0". Dvě finální čísla jsou číslo samotné slitiny, informace o její čistotě nečistotami. Pokud je slitina zažena, připojí se ke značce pátý znak "X".

K dnešnímu dni jsou nejběžnějšími značkami leteckého hliníku: 1100, 2014, 2017, 3003, 2024, 2219, 2025, 5052, 5056. Charakteristické znaky těchto slitin jsou: lehkost, tažnost, dobrá pevnost, odolnost proti tření, korozi a vysoké zatížení. V letadlech jsou nejrozšířenějšími slitinami letadla hliník 6061 a 7075.

Složení

Hlavní legovací prvky leteckého hliníku jsou: měď, hořčík, křemík, mangan, zinek. Procento těchto prvků hmotnostně v slitině určuje takové vlastnosti jako pevnost, pružnost, odolnost vůči mechanickým vlivům atd. Základem slitiny je hliník, hlavními legujícími prvky jsou měď (2,2-5,2% hmotnostních), hořčík (0, 2-2,7%) a manganu (0,2-1%).

Skupina leteckých slitin hliníku s křemíkem (4-13% hmot.) Se zanedbatelným obsahem jiných legujících prvků - měď, mangan, hořčík, zinek, titan, beryllium. Používá se k výrobě složitých dílů, také známých jako silumin nebo slévárenská hliníková slitina. Rodina slitin hliníku a hořčíku (1-13% hmotnostních) s dalšími prvky má vysokou plasticitu a odolnost proti korozi.

Úloha mědi v leteckém hliníku

Přítomnost mědi v kompozici letecké slitiny přispívá k jejímu vytvrzení, ale současně nemá dobrý účinek na odolnost proti korozi. Padající podél hranice zrn, během procesu vytvrzování měď dělá slitinu náchylnou k pitting korozi, stres koroze a intergranular koroze. Oblasti bohaté na měď jsou galvaničtěji katodické než hliníková matrice a proto jsou mnohem citlivější vůči korozi na galvanickém mechanismu. Zvýšení obsahu mědi v hmotě slitiny na 12% zvyšuje pevnostní vlastnosti v důsledku rozptýleného tuhnutí v procesu stárnutí. Při obsahu mědi více než 12% se slitina stává křehkou.

Aplikace

Hliníkové slitiny jsou nejprodávanějším kovem na prodej. Lehká hmotnost hliníkových letadel, odolnost, činí tuto slitinu dobrou volbou pro mnoho výrobců od letadel až po domácí potřeby (mobilní telefony, sluchátka, baterky). Hliníkové slitiny se používají v lodním průmyslu, v automobilovém průmyslu, ve stavebnictví, v železniční dopravě, v jaderném průmyslu.

Rozšířená poptávka po slitinách s mírným obsahem mědi (2014, 2024 dalších). Profily těchto slitin mají vysokou odolnost proti korozi, dobrou obrobitelnost a bodovou svařitelnost. Z nich jsou vyráběny zodpovědné struktury letadel, těžkých vozidel a vojenské techniky.

Vlastnosti leteckého hliníkového spojení

Svařování leteckých slitin se provádí výhradně v ochranném prostředí inertních plynů. Výhodnými plyny jsou: hélium, argon nebo jejich směs. Hélium je více vodivé. To určuje příznivější teplotní charakteristiky svařovacího média, což umožňuje velmi snadné spojení tlustostěnných prvků konstrukcí. Použití směsi ochranných plynů podporuje úplnější odtok plynu. Pravděpodobnost vzniku pórů v svařovaném spoji je výrazně snížena.

Aplikace v konstrukci letadel

Letecké hliníkové slitiny byly původně vytvořeny pro konstrukci leteckého vybavení. Z nich jsou trupy letadel, části motoru, podvozky, palivové nádrže, upevňovací zařízení atd. Vyrobeny z hliníkových částí letadel ve vnitřku kabiny.

Hliníkové slitiny řady 2ххх se používají k výrobě dílů vystavených vysokým teplotám. Podrobnosti o lehce namáhaných jednotkách, palivových, hydraulických a olejových systémech jsou vyrobeny ze slitin 3xxx, 5xxx a 6xxx. Nejčastěji používanou v konstrukci letadel byla slitina 7075. Vyrábí prvky pro práci při značných zatíženích, nízkých teplotách s vysokou odolností proti korozi. Základem slitiny je hliník a hlavními legujícími prvky jsou hořčík, zinek a měď. Z toho jsou vyrobeny silové profily leteckých konstrukcí, prvky kůže.