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研发铝锂合金的重要意义

浏览:1409 发布时间:2014-03-31

                                                                                               研发铝锂合金的重要意义

                                                                                                                                                            转自《中国钢材网》

 

        Li 是最轻的金属元素,在铝合金中每加入 1% 的Li,可使铝合金密度降低3%,模量提高6%。据推算,如果采用先进铝锂合金取代传统铝合金制造波音飞机,结构质量可以减轻14.6%,燃料节省5.4%,飞机成本下降2.1%,每架飞机每年的飞行费用将降低2.2%;战斗机质量若减轻15%,则可缩短飞机滑跑距离15%,增加航程 20%,提高有效载荷30%;航天运载器每减轻1 kg,其发射费用可节省约2万美元。因此,发展铝锂合金,在航空航天领域具有重要的意义。

 

  铝锂合金的研究和开发至今已有80多年历史,但早期的铝锂合金具有明显的缺点,如延展性和断裂韧性低、缺口敏感性高、加工生产困难、价格昂贵等,导致其未能获得进一步的推广应用。到上世纪80年代,情况有所改进,西方各国研制成功了低密度、中强耐损伤型和高强型等一系列较为成熟的铝锂合金产品,但仍存在一些明显的缺点,如各向异性严重;短横向强度较低;塑韧性水平较低;热暴露后会严重损失韧性;大部分合金不可焊;强度水平总体较低等,使其综合性能和价格难以与高性能铝合金竞争。直到近20年,才发展出一系列具有一定特殊优势的铝锂合金,如美国发明了具有良好可焊性的超高强铝锂合金及高抗疲劳性能铝锂合金;俄罗斯开发了高强可焊的铝锂合金等。这些新开发的铝锂合金具有以下特点: 密度小、模量高; 良好的强度-韧性平衡; 耐损伤性能优良; 各向异性小; 热稳定性好; 耐腐蚀; 加工成形性好,其中尤以低各向异性铝锂合金和高强可焊铝锂合金最引人注目。由于综合性能提高,一些新型铝锂合金的性能已明显优于目前航空航天部门使用的一些传统铝合金,并在航空及航天工业上获得广泛应用。

 

  新型铝锂合金不仅具有低密度、高弹性模量、高比强度和高比模量的优点,同时还兼具低疲劳裂纹扩展速率、较好的高温及低温性能等特点,被认为是航空航天最理想的结构材料。鉴于航天对减重的实际需求以及新型铝锂合金优异的综合性能,欧美及俄罗斯等国都十分重视研制和开发航空航天用新型铝锂合金,西方航天大国在未来航天工业中都有大量应用铝锂合金的计划。例如,美国新一代航天工程“星座计划”计划中,执行美国空间探索的新型运输基础设施的重要单元的战神系列火箭的上面级将全部采用铝锂合金制造。

 

  近三十年来,我国中南大学,西南铝业司、航天材料及工艺研究所以及北京航空材料研究院等单位,在铝锂合金的研发上取得了重大突破,使我国铝锂合金的研发水平与国外基本保持相当水平。同时,国产铝锂合金在我国一些重要航空航天飞行器上也获得了应用。我国和美、法、俄等国一起,成为世界上能工业化生产和应用先进铝锂合金的少数几个国家。进一步推动我国铝锂合金的研发工作显然具有极为重要的战略意义。

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