《航空材料無(wú)損檢測(cè)》課件-航空金屬材料-鋁、鎂及其合金

航空金屬材料-鋁、鎂及其合金航空材料無(wú)損檢測(cè)飛機(jī)上的合金材料主要有鋁合金、鎂合金、鈦合金和鎳鉬鎢合金等，其中鋁合金材料占飛機(jī)用料50%~70%，鎂合金材料占飛機(jī)用料5%~10%。01鋁及鋁合金02變形鋁合金03鑄造鋁合金04鋁合金在航空工業(yè)中的應(yīng)用目錄CONTENTS05鎂及鎂合金06變形鎂合金07鑄造鎂合金08鎂合金在航空工業(yè)中的應(yīng)用鋁及鋁合金PART–01一、鋁及鋁合金鋁具有銀白色的金屬光澤。主要特性是輕，相對(duì)密度只有鋼鐵的1/3，比強(qiáng)度高。鋁的強(qiáng)度隨溫度降低而增大。即使溫度降低到-198℃，鋁并不變脆。鋁是一種優(yōu)良的導(dǎo)電材料。鋁具有良好的導(dǎo)熱性能、良好的光和熱的反射能力。鋁易于加工，可壓成薄板或鋁箔、拉成鋁線、擠壓成各種異型的材料。鋁可用一般的方法切割、鉆孔和焊接。鋁合金是指以鋁為基加入其他元素組成的合金。鋁合金的密度為強(qiáng)度范圍較寬（σ0為110MPa-700MPa），比強(qiáng)度接近合金鋼，比剛度超過(guò)鋼有良好的鑄造性能和塑性加工性能，良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能和抗腐蝕性?？珊附?，但焊接強(qiáng)度降低近一半，且由于傳熱速度快，易變形。一、鋁及鋁合金純鋁棒鋁合金一、鋁及鋁合金按其成分和生產(chǎn)工藝，鋁合金一般分成變形鋁合金和鑄造鋁合金兩大類。變形鋁合金是先將合金配料熔鑄成坯錠，再進(jìn)行塑性變形加工，通過(guò)軋制、擠壓、拉伸、鍛造等方法制成各種塑性加工制品。鑄造鋁合金是將配料熔煉后用砂模、鐵模、熔模和壓鑄法等直接鑄成各種零部件的毛坯。此外，變形鋁合金還按其能否通過(guò)熱處理來(lái)進(jìn)行沉淀強(qiáng)化，而分成不能熱處理強(qiáng)化的鋁合金和可以熱處理強(qiáng)化的鋁合金。鑄造鋁合金變形鋁合金變形鋁合金PART–02二、變形鋁合金變形鋁合金又稱“可壓力加工鋁合金”。是以軋制、擠壓、鍛造、拉絲等工藝制造各形狀和尺寸的半成品鋁合金。其中（按照舊牌號(hào)）包括：硬鋁合金（LY系列）、鍛鋁合金（LD系列）、超硬鋁合金（LC系列）、防銹鋁合金(LF系列)、特殊鋁合金（LT系列）。二、變形鋁合金（一）硬鋁合金屬熱處理強(qiáng)化類鋁合金，具有較高的機(jī)械性能，以LY表示，如LY12等。硬鋁合金又分普通硬鋁（鋁-銅-鎂系合金）如LY10、LY11、LY12等，和耐熱硬鋁（鋁-銅-錳系合金）如LY16、LY17等。前者可制作鉚釘、一般結(jié)構(gòu)件和飛機(jī)主承力構(gòu)件，后者可制作350℃以下工作的壓氣機(jī)葉片、壓氣機(jī)盤、焊接件、鍛件和模鍛件。鋁合金橫梁壓氣機(jī)葉片二、變形鋁合金（二）超硬鋁合金也稱高強(qiáng)度鋁合金。目前在鋁合金中具有最高的力學(xué)性能，一般拉伸強(qiáng)度為500MPa-700MPa。如鋁一銅一鎂一鋅系的LC3、LC4、LC6、LC9等?？芍谱餍螤顝?fù)雜的鍛件和模鍛件，如漿葉、大梁、起落架和蒙皮等。鋁合金橫梁壓氣機(jī)葉片二、變形鋁合金（三）鍛鋁合金在鍛造范圍內(nèi)具有優(yōu)良的塑性，可制造形狀復(fù)雜鍛件的鋁合金。如鋁一鎂一硅系的LD2，鋁一鎂一硅一銅系的LD5、LD6、LD10，鋁一銅一鎂一鐵一鎳系的LD7、LD8等。后者可用于制造活塞、葉片、導(dǎo)輪及其他在較高溫度下工作的部件。防銹鋁合金鍛鋁合金二、變形鋁合金（四）防銹鋁合金大氣、水和油等介質(zhì)中具有較好抗腐蝕性能的鋁合金。如LF3、LF21等。不能熱處理強(qiáng)化，只能冷作硬化。適于制造承受輕載荷的深拉伸零件、焊接零件和腐蝕介質(zhì)中工作的零件。我國(guó)變形鋁及鋁合金牌號(hào)表示方法從1997年1月1日開始使用新標(biāo)準(zhǔn)：在過(guò)渡期間，（前面介紹的）過(guò)去使用的牌號(hào)仍可繼續(xù)使用，自然過(guò)渡，暫不限定過(guò)渡時(shí)間。防銹鋁合金鍛鋁合金鑄造鋁合金PART–03三、鑄造鋁合金鑄造鋁合金是采用鑄造工藝直接獲得所需零件所使用的鋁合金。要求它有理想的鑄造性：良好的流動(dòng)性、較小的收縮、熱裂及冷裂傾向性，較小的偏析和吸氣性。鑄造鋁合金的元素含量一般高于相應(yīng)變形鋁合金的元素，多數(shù)合金接近共晶成分。按主要加入的元素，鑄造鋁合金可分為四個(gè)系列：鋁硅系、鋁銅系、鋁鎂系和鋁鋅系。采用ZL+3位數(shù)字標(biāo)記法：第一位數(shù)字表示合金系，其中1表示鋁硅系、2表示鋁銅系、3表示鋁鎂系、4表示鋁鋅系，第二、三位數(shù)字表示合金序號(hào)。優(yōu)質(zhì)合金，在代號(hào)后面標(biāo)注大寫字母“A”。如ZA1Si7MgA牌號(hào)的優(yōu)質(zhì)鑄造鋁合金的代號(hào)是ZL101A。三、鑄造鋁合金27%硅鋁合金鋁銅合金鋁鎂合金三、鑄造鋁合金

根據(jù)合金的使用特性，鑄造鋁合金可分為：耐熱鑄造鋁合金、氣密鑄造鋁合金、耐蝕鑄造鋁合金和可焊接鑄造鋁合金。三、鑄造鋁合金（一）耐熱鑄造鋁合金具有高的高溫持久強(qiáng)度、抗蠕變性能和良好的組織熱穩(wěn)定性的鑄造鋁合金。如ZL201合金。高壓閥門內(nèi)燃機(jī)活塞（二）氣密鑄造鋁合金能承受高壓氣體或液體作用而不滲漏的鑄造鋁合金。如ZL102、ZL104、ZL105等。用于制造高壓閥門、泵殼體等零件和在高壓介質(zhì)中工作的部件。三、鑄造鋁合金（三）耐蝕鑄造鋁合金用于制造在腐蝕條件下工作的零部件的鑄造鋁合金。有良好的耐蝕性和足夠高的力學(xué)性能。如ZL301等。廣泛用于船舶工業(yè)和內(nèi)燃機(jī)的活塞。高壓閥門內(nèi)燃機(jī)活塞（四）可焊接鑄造鋁合金以焊接性能為主要指標(biāo)的鑄造鋁合金，一般同時(shí)具有良好的氣密性和強(qiáng)度。如ZL101、ZL102、ZL103、ZL106、ZL111等。用于焊接結(jié)構(gòu)。鋁合金在航空工業(yè)中的應(yīng)用PART–04四、鋁合金在航空工業(yè)中的應(yīng)用鋁合金密度小、延性好、耐腐蝕、易加工、價(jià)格便宜，幾乎從上世紀(jì)30年代開始，人們就企圖用鋁合金制造飛機(jī)。長(zhǎng)期以來(lái)，鋁合金一直被大量用于制造飛機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)，鋁合金在飛機(jī)上用作蒙皮、框架、桁條、主梁、前梁、翼梁、起落架零件及導(dǎo)管、鉚釘?shù)?；在航空發(fā)動(dòng)機(jī)中用作葉片、葉輪、壓氣機(jī)盤、機(jī)匣和安裝邊；在附件里用作螺旋槳葉、作動(dòng)筒零件、緊固件等。近年來(lái)，纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料在飛機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)的應(yīng)用日益增多，但是鋁合金至今仍是飛機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)的主要結(jié)構(gòu)材料。鋁合金在目前的民用飛機(jī)結(jié)構(gòu)上的用量約為70~80%，在軍用飛機(jī)結(jié)構(gòu)上的用量約為40~60%。在最新型的B777客機(jī)上，鋁合金占機(jī)體結(jié)構(gòu)重量的70%。一些最新型的軍用飛機(jī)（F22、B22）結(jié)構(gòu)上大量應(yīng)用纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料和鈦合金，鋁合金用量已降到20%以下。四、鋁合金在航空工業(yè)中的應(yīng)用F22壓氣機(jī)盤鎂及鎂合金PART–05五、鎂及鎂合金鎂的元素符號(hào)為Mg，原子序數(shù)12，原子量24.32，密度1.738g/cm3。鎂是銀白色金屬,密排六方晶鉻，無(wú)同素異形轉(zhuǎn)變。鎂的強(qiáng)度比鋁低，但比強(qiáng)度和比剛度比其他任何金屬都高。鎂的彈性模量小、塑性變形能力差。高壓閥門高壓閥門五、鎂及鎂合金鎂合金是以鎂為基、添加一種或一種以上其他元素組成的合金。鎂合金鑄造工藝能滿足零部件結(jié)構(gòu)復(fù)雜的要求，能鑄造出外形上難以進(jìn)行機(jī)械加工、剛度高的零部件。鎂合金具有優(yōu)良的切削加工性能、很高的振動(dòng)阻尼容量，能承受沖擊載荷，可制作承受振動(dòng)的部件。鎂合金按加工工藝分為變形鎂合金和鑄造鎂合金。高壓閥門高壓閥門變形鎂合金PART–06六、變形鎂合金可以塑性加工制造成板、棒、型、管、帶、線等鎂材和鍛件的鎂合金。工業(yè)用變形鎂合金按其接受熱處理的強(qiáng)化效果可分為可熱處理強(qiáng)化合金（如MB7、MB15等）與不能熱處理強(qiáng)化合金（MB1、MB2、MB3、MB5、MB8等）；按鎂合金主要成分可分為：鎂錳系合金、鎂鋁鋅系合金、鎂鋅鋯系合金、鎂釷系耐熱合金、鎂鋅鋯稀土系合金、鎂鋰系合金、鎂錳稀土系合金。我國(guó)變形鎂合金的牌號(hào)以MB后尾隨數(shù)字表示；數(shù)字表示合金的順序號(hào)。如Mg-Al-Zn—Mn系的變形鎂合金的代號(hào)有MB2、MB5、MB7等。六、變形鎂合金MB2MB15MB8鑄造鎂合金PART–07七、鑄造鎂合金適于用鑄造方法生產(chǎn)零部件的鎂合金。按合金化學(xué)成分可分為：鎂鋁鋅系鑄造鎂合金、鎂鋅鋯系鑄造鎂合金、鎂稀土鋯系鑄造鎂合金。我國(guó)鑄造鎂合金代號(hào)由字母ZM及其后面的數(shù)字組成，數(shù)字表示合金的順序號(hào)，如ZMgZn4RE1Zr牌號(hào)