مواد سبائك الألومنيوم عالية القوة ومقاومة للتآكل للفضاء

مع التطور المستمرفي مجال الطيران الحديث والصناعة النووية وصناعة النقل، تم طرح متطلبات أعلى للأداء الشامل للأجزاء الهيكلية، وجيل جديد من سبائك الألومنيوم فائقة القوة ذات الوزن الخفيف والقوة العالية والمتانة العالية وصلابة الكسر العالية والضغط. مقاومة التآكل هي بلا شك الخيار الأول.

تشير سبائك الألومنيوم فائقة القوة عمومًا إلى سبائك الألومنيوم ذات قوة إنتاج أعلى من 500MPa، وأكثرها شيوعًا هو الألومنيوم فائق الصلابة من السلسلة 7. تم تطوير هذه السلسلة من سبائك الألومنيوم في الأصل في سياق تطبيقات الفضاء الجوي، وقد تطورت الآن لتصبح المواد الهيكلية الرئيسية للطائرات العسكرية والمدنية في العالم، حيث تمثل 70-80% من نسبة الأجزاء الهيكلية للطائرات، و في العديد من المجالات بدلاً من سبائك التيتانيوم باهظة الثمن، أصبحت مادة هيكلية خفيفة الوزن وهامة لا غنى عنها.

** خلفية تطوير سبائك الألومنيوم الفضائية والوضع الحالي **

يتم استخدام سبائك الألومنيوم، باعتبارها مادة سبائك عالية القوة وخفيفة الوزن وناضجة نسبيًا، في الفضاء الجوي، وتستخدم مواد سبائك الألومنيوم بشكل عام كمواد هيكلية، ولها قوة محددة أعلى وخصائص معالجة أفضل من الفولاذ.

يقوم مجال الطيران بشكل أساسي بتطوير مواد سبائك الألومنيوم عالية القوة والمتانة والمقاومة للتآكل لتلبية الظروف القاسية لاستخدام الفضاء الجوي، والتطبيق أكثر من 2000 سلسلة وسبائك الألومنيوم سلسلة 7000، على أساس تحسين عملية سبائك الألومنيوم عالية القوة. وتحسين صيغة المواد، من خلال عمليات الإنتاج المبتكرة مثل تعدين المساحيق والقولبة النفاثة، يتم تطوير مواد سبائك الألومنيوم خفيفة الوزن ذات الأداء الأفضل، ويتم إجراء البحوث ذات الصلة على المواد المركبة لمصفوفة الألومنيوم ومواد سبائك الألومنيوم فائقة اللدونة.

في عملية تطوير وتطبيق سبائك الألومنيوم عالية القوة وخفيفة الوزن، تعد مشكلة التآكل الإجهادي هي المشكلة الرئيسية في تاريخ تطبيق سبائك الألومنيوم بأكمله، وأصبحت كيفية إضعاف أو تأخير مشكلة التآكل الإجهادي في استخدام سبائك الألومنيوم عالية القوة المشكلة الرئيسية في عملية تطبيق سبائك الألومنيوم.

2000 سلسلةسبائك الألومنيومهو النحاس بشكل رئيسي كعنصر صناعة السبائك الرئيسي، ومواد سبائك الألومنيوم لإضافة الكمية المناسبة من عنصر النحاس المحضر في القوة، ومقاومة الحرارة، سيتم تحسين أداء المعالجة بشكل أفضل، ولكن سيتم تقليل مقاومة التآكل، لأن إدخال عنصر النحاس سوف لتسهيل إظهار التآكل البلوري داخل سبائك الألومنيوم، فإن عناصر تكوين المادة تؤثر بشكل مباشر على أداء سبائك الألومنيوم. لذلك، سبائك الألومنيوم سلسلة 2000 يتم طلاءها عمومًا بالألمنيوم النقي أو سبائك الألومنيوم سلسلة 6000 على السطح كطبقة حماية كهروكيميائية لسبائك الألومنيوم الرئيسية لتحسين مقاومتها للتآكل. في وقت لاحق، أجرى العلماء الكثير من الأبحاث حول طرق تحسين أداء التآكل الإجهادي لدرجات مختلفة من سبائك الألومنيوم، مما أدى إلى تأخير درجة التآكل الإجهادي لسبائك الألومنيوم إلى حد ما.

في مجال الطيران، التركيب الرئيسي لسبائك الألومنيوم من سلسلة 2000 هو الألومنيوم (Al)، النحاس (Cu) والمغنيسيوم (Mg)، والتركيب الرئيسي لسبائك الألومنيوم من سلسلة 7000 هو Al، الزنك (Zn)، Mg، وCu. . هناك أيضًا بعض مواد سبائك الألومنيوم عالية الأداء (قوة عالية، وصلابة عالية، ومقاومة للتآكل) التي يتم الحصول عليها عن طريق إضافة بعض العناصر الخاصة. في الوقت الحاضر، الطريقة الرئيسية للحصول على مواد سبائك الألومنيوم عالية الأداء هي تغيير ظروف الصهر والصب.

تعتبر مادة سبائك الألومنيوم مادة مكونة مهمة لضمان الطيران الآمن للطائرات. يرتبط اختيار مواد سبائك الألومنيوم والتنبؤ بأدائها في أجزاء مختلفة ارتباطًا مباشرًا بسلامة وموثوقية الطائرات. يرتبط التنبؤ بفشل مواد سبائك الألومنيوم في الطيران ارتباطًا مباشرًا بسلامة الحياة ويحتاج إلى اهتمام واسع النطاق.

** تطوير مواد سبائك الألومنيوم الفضائية الأجنبية **

في ستينيات القرن العشرين، قامت الولايات المتحدة بالتحسين على أساس سبائك الألومنيوم 7075 وطورت سبيكة 7050 أقوى وأكثر صرامة وأكثر مقاومة للتآكل الناتج عن الإجهاد، وتستخدم بشكل أساسي في الأجزاء الهيكلية المضغوطة F-18، ثم طورت سبيكة 7150 لـ تصنيع طائرات بوينج 757/767 وإيرباص A301 وغيرها من هيكل الجناح العلوي للطائرات المدنية الكبيرة. في الثمانينيات، نجحت الولايات المتحدة وغيرها في تطوير سبيكة 7055 على أساس 7150، وكانت القوة أعلى بحوالي 10٪ من 7150، ولها أداء شامل عالي، والذي يستخدم لجلد الجناح العلوي وسترينجر الجناح لطائرات بوينج 777. .

** الفجوة بين الصين والمستوى المتقدم الدولي واتجاه التنمية **

في الصين، على الرغم من أن مواد سبائك الألومنيوم قد تم تطويرها لسنوات عديدة، إلا أنه لا تزال هناك فجوة كبيرة مقارنة بالمستوى المتقدم الدولي. الأداء المحدد هو: أولا، المنتجات هي في الغالب تقليد، ومواد سبائك الألومنيوم مع حقوق الملكية الفكرية المستقلة الشاملة ليست متاحة بعد، ولم يتم إنشاء النظام القياسي لإنتاج مواد سبائك الألومنيوم بعد؛ ثانيا، البحث الأساسي ضعيف، ووقت التطوير قصير، وتراكم البيانات غير كاف؛ ثالثا، معدات الإنتاج والتجهيز متخلفة، ونظام مراقبة جودة المنتج ليس مثاليا.

وفي ضوء ذلك، ينبغي أن يكون اتجاه التطوير المستقبلي لمواد سبائك الألومنيوم في الصين كما يلي:

تغيير محتوى ونسبة العناصر المكونة؛

تطوير تركيبات مواد سبائك الألومنيوم المقابلة لمتطلبات الأداء المختلفة، وتحسين أداء سبائك الألومنيوم عن طريق تغيير ظروف مجال التصلب، وتحسين كمية المحلول الصلب لعناصر السبائك، وتحسين أداء سبائك الألومنيوم عن طريق إضافة عناصر مثل الزركونيوم (Zr)، السكانديوم (Sc)، الإربيوم (Er) وطرق السبائك الدقيقة الأخرى؛

زيادة تنقية السبائك، وتقليل Fe وSi والشوائب الأخرى، والتحكم في محتوى الشوائب، وإنتاج مواد سبائك الألومنيوم عالية المتانة وعالية القوة؛

تطوير تكنولوجيا المعالجة الحرارية الجديدةوإنشاء بطاقات معالجة حرارية مختلفة لسبائك الألومنيوم بمتطلبات أداء مختلفة، وإنشاء نظام مواصفات قياسية فنية مطابق لضمان استقرار العملية لدرجات مختلفة من سبائك الألومنيوم.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

JIYGO الحراريات والكشط المحدودة