Letecký hliník

Co je to letecký hliník?

Letecký hliník je vysoce pevná deformační hliníková slitina, který je široce používán v leteckém průmyslu. Ve srovnání s běžnými hliníkovými slitinami, hliníkové slitiny používané v letadlech mají vyšší požadavky na pevnost, tvrdost, houževnatost, odolnost proti únavě a plasticita. Letecká slitina hliníku má dobré mechanické a zpracovatelské vlastnosti, a má vysokou pevnost a dobrou houževnatost 150 ℃ (nebo vyšší), což je ideální pro materiály konstrukce letadel.

Nejpozoruhodnější vlastností letecké hliníkové slitiny je, že její pevnost může být zlepšena deformačním tepelným zpracováním. Deformační tepelné zpracování je komplexní proces, který kombinuje deformační zpevnění plastické deformace s fázovým zpevněním při tepelném zpracování za účelem sjednocení procesu tváření a tvářecích vlastností..

Při plastické deformaci leteckého hliníku, hustota defektů v krystalu se zvyšuje, a tyto vady povedou ke změně mikrostruktury v materiálu. V procesu plastické deformace aero-hliníkové slitiny, změny krystalové struktury, jako je dynamické zotavení, dynamická rekrystalizace, subdynamická rekrystalizace, statická rekrystalizace, a dojde k obnově statické elektřiny. Pokud jsou tyto změny krystalové struktury správně řízeny, výrazně se zlepší mechanické vlastnosti materiálu a prodlouží se životnost materiálu.

Jaké slitiny jsou součástí leteckého hliníku?

Typ hliníku, který si vyberete, bude záviset na vaší konkrétní letecké aplikaci. Obrobitelnost a odolnost proti korozi jsou některé z klíčových faktorů, které je třeba vzít v úvahu při hodnocení hliníkových slitin pro letecké aplikace.

2024-T3

2024-T3 se skládá z 4.5% měď, 0.6% mangan a 1.5% hořčík. Jedná se o špičkovou hliníkovou slitinu s vysokou pevností a odolností proti únavě, je to jedna z nejběžnějších leteckých slitin. Nedaří se mu svařování, ale je dobrou volbou pro opravy, protože má vynikající povrchovou úpravu. Není tepelně zpracovatelný.

6061-T6

6061-T6 se skládá z 0.25% měď, 0.6% křemík, 1.0% hořčík a 0.25% chrom. Tato slitina má také dobrou povrchovou úpravu. Navíc k tomu, nabízí dobrou odolnost proti korozi a je velmi dobrý pro svařování. Jeho pevnost a zpracovatelnost jsou srovnatelné s měkkou ocelí. Je tepelně zpracovatelný.

3003-H14

3003 H14 hliník obsahuje 1.2% mangan a je nejpoužívanější slitinou hliníku. Velmi snadno se s ním pracuje, protože se dá vytlačit, pájené natvrdo, opracované a svařené. Není tepelně zpracovatelný, ale může vyvinout zvýšenou pevnost z tváření za studena.

5052-H32

5052-H32 se skládá z 2.5% hořčík a 0.25% chrom. Tato slitina nabízí nejvyšší pevnost v řadě nevyhřívaných slitin a může vyvinout zvýšenou pevnost z tváření za studena. Má také vynikající odolnost proti únavě, odolnost proti korozi a zpracovatelnost, díky čemuž je vhodný pro letecké a námořní účely.

7075-T6

7075-T6 se skládá z 1.6% měď, 2.5% hořčík a 5.6% zinek. Běžně jej používají výrobci letadel ke zpevnění konstrukce letadla. Má špatnou svařitelnost kvůli obsahu mědi, ale má skvělou obrobitelnost. Je tepelně zpracovatelný.

7075 hliníková slitina je známá svými vynikajícími mechanickými vlastnostmi a také tažností, vysoká síla, houževnatost a odolnost proti únavě. 7075 hliníkový plech je tak pevný, že je srovnatelný s méně legovanými druhy nerezové oceli a díky své spolehlivosti je oblíbený v leteckém průmyslu od druhé světové války.

Nedávno, novější, byly vyvinuty a překonány vysoce výkonné slitiny 7075 jako nejoblíbenější volba v některých leteckých aplikacích. Jedním z příkladů je 2024, díky svému chemickému složení je ideální pro případy, kdy je problémem vysoká odolnost proti cyklické únavě.

Mezi další oblíbené slitiny pro letecký průmysl patří 6061, 6063, 2014, 5052, 7050, 7085 a 7068.

Proč se hliník používá v leteckém průmyslu?

O dvou nejvýznamnějších motivech hliníku, který je pro letecký průmysl tak nepostradatelný, již byla řeč. Jako jeden z kovů s nejlepším poměrem výkonu k hmotnosti, je zřejmý poplatek pro letecký průmysl. Letadla by měla být dostatečně robustní a odolná, aby vydržela namáhání vzletů a přistání v průběhu let. Ve stejnou dobu, pokud je ocel příliš těžká, to by mohlo vyžadovat větší spotřebu paliva během letu. Což znamená, že hliník je často touhou letadel s maximální hodnotou.

Pevnost a hmotnost nejsou nejlepší výhody hliníku; další zásadní výhodou leteckého hliníku je jeho odolnost proti korozi. To je hlavní aspekt v rámci odolnosti letadla. Letadla jsou neustále problémem živlů a pravidelně zažívají klimatické extrémy; mrazivé teploty zjištěné v nadmořských výškách a publicita pro všechny druhy srážek, který zahrnuje sníh a bouřky. Hliník je známý svým potenciálem odolávat korozi prostředí.

navíc, hliník je navíc extrémně tvarovatelný. To je požehnání pro letecký průmysl, což vyžaduje nadměrnou míru přesnosti, aby byla zajištěna maximální aerodynamika, nemluvě o všech malých součástkách, které lze v letadle najít. Snadnost výroby a obrábění hliníku z něj dělá další okolí, kde přináší úsporu cen oproti příležitostným látkám.

Hliník je také esteticky příjemný; zároveň se nejedná o maximální kritickou pozornost, není to na škodu, když vezmeme v úvahu, že nikdo netouží létat v autě, které není vizuálně přitažlivé (s možná Millenium Falconem jako nejšikovnější výjimkou).

Výhody leteckého hliníku v leteckém průmyslu

• Lehká váha: Hliník je lehký materiál, což je zásadní pro konstrukci letadla. Pomáhá snižovat spotřebu paliva, zvyšuje nosnost, a zlepšuje celkový výkon.
• Síla: Navzdory tomu, že je lehký, hliník nabízí vynikající poměr pevnosti a hmotnosti, Díky tomu je ideální pro konstrukční součásti letadel.
• Odolnost proti korozi: Hliník přirozeně vytváří ochrannou vrstvu oxidu, když je vystaven vzduchu, který ji pomáhá chránit před korozí. To je důležité pro letadla vystavená drsným podmínkám prostředí.
• Vodivost: Hliník je dobrý vodič tepla a elektřiny, což je výhodné pro různé součásti letadel, jako jsou výměníky tepla a elektrické rozvody.
• Kujnost: Hliník je vysoce tvárný, umožňuje snadné tvarování do složitých tvarů, což je důležité pro výrobu letadel.
• Recyklovatelnost: Hliník je plně recyklovatelný bez ztráty svých vlastností, což z něj činí udržitelnou volbu pro výrobu letadel.

Aplikace hliníkových slitin v leteckém průmyslu

Odhaduje se, že 80% ze všeho obsahu kovů v dnešních letadlech je hliník

Budoucí využití hliníku v kosmických lodích

Hliník se také používá v kosmických lodích, oblast, kde by jedinečné vlastnosti hliníku byly ještě důležitější. Vskutku, všechny kosmické lodě jsou primárně vyrobeny z hliníku, až do 90%. Hliníkové komponenty jsou určeny nejen pro kosmické lodě, ale také pro vesmírné stanice, jako je Skylab a Mezinárodní vesmírná stanice. Očekává se, že kosmická loď Orion, která je ve vývoji se slitinou hliníku a lithia, otevře nové hranice v oblasti průzkumu vesmíru s lidskou posádkou..