航空用铝合金(课件)

产10564架. 2024-T3是铝合金发展的第一个里程碑
静强度控制阶段
（2））抗腐蚀性能的需求阶段（六十年代）
飞机设计上开始采用厚大截面结构，机体结构出现了应
力腐蚀问题，飞机机体材料除满足静强度外，还需满足 抗腐蚀性能的要求 为解决 7000 系铝合金的应力腐蚀问题，研制成功了 7075-T73 ，但同时牺牲了15 % 的静强度。随后又研制 了在牺牲较小强度条件下、可一定程度满足抗腐蚀性能
铝合金

在航空领域的应用
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概述 航空铝合金的应用与发展 航空铝合金的未来需求 未来发展趋势 南山航空铝板
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概述
铝合金分类及特点
铸造铝合金 变形铝合金 低密度（2.48~2.85） 低成本（5~25万元） 较高的比强度、比刚度 良好的腐蚀性能 易于制备（熔铸、热加工、冷加工）
要求的T76状态
7075-T73 、7075-T76合金标志着第二代耐腐蚀航空铝 合金的形成，与2024-T3合金一起成为六十年代飞机的 最主要结构用材
（2））第二阶段
（2））第二阶段
（2））第二阶段
（3）综合性能需求阶段（60 年代末至70 年代末）
飞机设计开始采用失效一安全设计，对材料提出了 断裂韧度的要求
在这种需求牵引下， 美国首先研制了 7475 合金，该合金在具有 高的强度的同时具有 优异的断裂韧性
Hale Waihona Puke （3）综合性能需求阶段（60 年代末至70 年代末）
7050-T74和2124 - T851合金厚板大量用于制造A6 及F/A18等军机的厚大结构件
（3）综合性能需求阶段（60 年代末至70 年代末）
5 ×××、3 ×××系列合金
1903年莱特兄弟用Al-Cu-Mn铸造合金制备飞机发动机的曲柄箱体，实现铝合 金在航空上的首饮应用 1906年德国人Wilm发现了Al-Cu-Mg合金的沉淀硬化现象，从此揭开了航空铝 合金飞速发展的序幕。 第一个工业航空铝合金是德国20世纪20年代研制的2017-T4合金，用于 Junker f13 飞机 1935年世界上第一种成功的商业飞机DC-3主体结构材料采用2024合金，共生
七十年代后期，飞机设计要求机体结构材料在具有高 强度的同时具有很高的断裂韧度和优良的抗疲劳性能 Alcoa与Boeing联合研制了高强2324-T39厚板及2224 T3511挤压件以获得高的断裂韧度而强度不低于2024 - T3
7050-T74 、 7475 和 2124-T851 、 2224-T3511 、 2324T39 第三代铝合金用做第三代战斗机改进改型、第四代 战斗机F22以及轰炸机机体主体结构材料
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概述
F16战斗机进气道唇口 F-22飞机油料管路和机翼整体构件 FE2000整体座舱骨
架
波音和空客飞机舱门及仪表骨架 武装直升机T700发动机粒子分离器整体机匣
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概述
变形铝合金新的牌号体系
自1996年起，根据GB/T 16474和GB/T 16475 的规定，对我国沿用多年的旧牌 号按四位字符体系牌号（XXXX、XAXX)命名方法重新进行了命名，采用了新 的状态代号。 牌号 1XXX 1AXX 2XXX 2AXX 3XXX 3AXX 4XXX 4AXX 合金系 纯铝 Al-Cu系 Al-Mn系 Al-Si系 牌号 5XXX 5AXX 6XXX 6AXX 7XXX 7AXX 8XXX 8AXX 合金系 Al-Mg系 Al-Mg-Si系 Al-Zn系 其它系
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概述
变形铝合金状态代号体系
Tx51：拉伸消除应力； Tx511 ：拉伸后需校直； Tx52 ：压缩消除应力。
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概述
常用航空变形铝合金
中强度铝合金
2 ×××系列和铝组合金中的Al-Mg-Li系合金
高强度铝合金
7 ×××系列和铝组合金中的Al-Cu-Li系、Al-
Cu-Li-Mg系合金
耐蚀铝合金
（4）强烈的减重需求阶段（八十年代）
能源危机和军机发展的需要，飞机设计提出了强烈的 减重要求。
在这种要求下，激发了大量的非传统材料的探索， 主要包括：
第二代铝锂合金 快凝耐热铝合金 铝基复合材料
（4）强烈的减重需求阶段（八十年代）
铝锂合金方面，仅1420（5A90）合金在俄罗斯军机上 得到了较广泛的应用； 2090 、8090等合金只在航天 器和直升机上获得了应用
(5）高强与耐损伤需求阶段（九十年代至今）
九十年代，美国铝业公司研制成功 7055 、 2524 、 2197等铝合金
第四代高强耐损伤铝合金成为九十年代以来飞机机体 的最主要结构用材。
(5）高强与耐损伤需求阶段（九十年代至今）
(1）737—N9
(3）A-400M
概述
铸造铝合金代号与状态的表示
代号： ZLXXX ； 状态： TX ZllXX: Al-Si系合金。 ZL2XX: Al-Cu系合金。 ZL3XX: Al-Mg系合金。 ZL4XX: Al-Zn系合金。 Tl－人工时效。 T2－退火。消除内应力、提高塑性、稳定尺寸 T3－ 固溶处理 T4－固溶处理＋ 自然时效。 TS－固溶处理＋不完全人工时效。 T6－固溶处理＋完全人工时效。 T7－ 固溶处理＋过时效。 T8－ 固溶处理＋软化处理。 T9－冷热循环处理。
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概述
铸造铝合金
优点：
生产周期短、费用低。 近净成形（零件） 。 金属利用率高、加工余量小、可制造结构复杂的零件 工艺、技术的发展可提供大批量的优质铸件。 缺点：
强度较低。一般不超过400MPa 。
铸件的可靠性不如变形铝合金。 应用： 非主要受力部位和非关键部位、机载材料。
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(5）高强与耐损伤需求阶段（九十年代至今）
八十年代末，受飞机可靠性和损伤容限设计的影响， 要求铝合金具有很高强度和断裂韧度的同时，具有优 异的抗疲劳性能和抗应力腐蚀性能
Alcoa首先研制成功了7150合金的T77热处理状态，实 现了满足腐蚀性能、疲劳性能、断裂韧度的同时不牺 牲合金强度的目标