航空航天用鋁合金和不銹鋼零件

在為航空航天應用加工零件時，需要考慮許多因素，例如零件的形狀、重量和耐用性。這些因素都會影響飛機的飛行價值。多年來，航空航天應用的首選材料一直是鋁合金。然而，在現(xiàn)代噴氣式飛機中，它只占結構的20%。

然而，由于對輕型飛機的需求，碳增強聚合物和蜂窩材料等復合材料的使用在現(xiàn)代航空航天工業(yè)中不斷增加。近年來，航空航天制造商開始研究鋁合金的替代品，其中之一就是航空級不銹鋼。這種不銹鋼在新飛機部件中的使用有所增加。這篇文章將解釋現(xiàn)代飛機中鋁合金和不銹鋼的用途和區(qū)別。

 應用的航空航天鋁合金零件

鋁是一種相對較輕的材料，重量約為 2.7 g/cm3（克每立方厘米）。雖然鋁比不銹鋼更輕、更便宜，但鋁的強度和耐腐蝕性不如不銹鋼。在耐用性和強度方面，不銹鋼優(yōu)于鋁。

盡管鋁合金的使用在航空航天生產(chǎn)的許多方面有所下降，但鋁合金仍然廣泛用于現(xiàn)代飛機。對于許多特定用途，鋁仍然是堅固、輕的材料。由于其高延展性，易于加工，與許多復合材料或鈦相比，它相對便宜。它還可以通過將其與其他金屬（如銅、鎂、錳和鋅）合金化或通過冷處理或熱處理來進一步增強。當鋁暴露在空氣中時，緊密的化學氧化鍵將鋁與環(huán)境隔離。此功能使其具有極強的耐腐蝕性。

用于制造航空零件的最流行的鋁合金包括：

?鋁合金7075（鋁/鋅）

?鋁合金7475-02（鋁/鋅/鎂/硅/鉻）

?鋁合金6061（鋁/鎂/硅）

7075是鋁和鋅的組合，是航空航天應用中最常用的合金，具有優(yōu)異的機械性能、延展性、強度和抗疲勞性。

7475-02是鋁、鋅、硅和鉻的組合，而6061則含有鋁、鎂和硅。需要哪種合金完全取決于端部的預期應用。雖然很多鋁合金飛機零件純粹是裝飾性的，但某些零件對飛機的功能來說是必不可少的，必須具有特定的特性。

航空航天工業(yè)中常用的一種鋁合金是鋁鈧。在鋁中添加鈧可增強金屬的強度和耐熱性。使用鋁鈧還可以提高燃油效率。由于它是鋼和鈦等密度更大的材料的替代品，因此用更輕的鋁鈧替代這些材料可以減輕重量，從而提高燃油效率。

 用于航空航天應用的不銹鋼零件

在航空航天工業(yè)中，與鋁相比，不銹鋼似乎是一個令人驚訝的選擇。盡管不銹鋼的重量更大，但最近發(fā)現(xiàn)它在航空航天應用中的使用有所增加。

不銹鋼是指含有至少11%鉻的鐵基合金系列，鉻是一種防止鐵腐蝕并提供耐熱性的化合物。不同類型的不銹鋼包括元素氮、鋁、硅、硫、鈦、鎳、銅、硒、鈮和鉬。不銹鋼的種類已經(jīng)分級，用三位數(shù)字表示。常用的不銹鋼雖然只有十分之一左右，但不銹鋼牌號卻有150多個。此外，不銹鋼可以制成薄板、板材、棒材、線材和管材，使其適用于各種應用。有五個主要的不銹鋼組，主要按其晶體結構分類。這些組是奧氏體、鐵素體、馬氏體、雙相和沉淀硬化不銹鋼。

如上所述，不銹鋼是由鋼和鉻組合而成的合金。不銹鋼的強度與合金中鉻的含量直接相關。鉻含量越高，鋼的強度越高。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)不銹鋼合金的使用增加了需要高強度但可以應對增加的重量的飛機部件。不銹鋼具有高耐腐蝕性和耐高溫性，使其適用于一系列航空航天部件，包括執(zhí)行器、緊固件和起落架部件。

好處：

雖然比鋁強，但不銹鋼通常要重得多。但是，與鋁相比，不銹鋼零件有兩個主要優(yōu)點：

不銹鋼具有高耐腐蝕性。

不銹鋼對三氧化鐵的抵抗力是由于合金中存在鉻，鉻形成鈍化膜以保護材料免受腐蝕。無論是來自大氣條件還是化學溶劑，不銹鋼都具有很高的耐腐蝕性。由于其保護性氧化層，不銹鋼可防止氧化和腐蝕。事實上，當暴露在氧氣中時，膜實際上可以自我修復。耐腐蝕性和耐污染性、低維護成本和熟悉的光澤度使不銹鋼成為需要強度和耐腐蝕性的應用中的常見材料。

不銹鋼更堅固，更耐磨。

不銹鋼具有比鋁更高的抗拉強度，并且可以更好地承受應力、振動、劃痕、沖擊和損壞。例如，304 級不銹鋼的極限抗拉強度高于鋁，分別為 505 MPa (73,200 psi) 和 310 MPa (45,000 psi)。

不銹鋼的剪切模量和熔點也高于鋁。

這些特性對于許多航空航天零件至關重要，并使不銹鋼零件成為航空航天應用的多功能選擇。

不銹鋼的其他優(yōu)點包括其優(yōu)異的耐熱性和耐火性、光亮、美觀的外觀和優(yōu)良的衛(wèi)生品質。不銹鋼也易于制造，當飛機的所有部件都必須焊接、機加工或切割成精確的規(guī)格時，這是一個重要的考慮因素。最后，某些不銹鋼合金具有極高的抗沖擊性，這是影響大型飛機安全性和耐用性的重要因素。

結論

隨著時間的推移，航空航天工業(yè)越來越多樣化，現(xiàn)代航空航天飛行器更可能采用不銹鋼機身或機身制造。盡管價格較高，但它們也比鋁強得多，并且根據(jù)使用的等級，仍然可以提供出色的強度重量比。