Aleación de aluminio para aviación: Nuevos materiales, nuevos equipos
El aluminio, el magnesio, el titanio y otros metales con densidades pequeñas suelen denominarse metales ligeros, y la aleación de aluminio, la aleación de magnesio y la aleación de titanio correspondientes se denominan aleaciones ligeras. Las excelentes propiedades especiales y el potencial de desarrollo de las aleaciones ligeras hacen que el mundo preste cada vez más atención a su investigación, desarrollo y aplicación.
¿Qué es la aleación de aluminio para aviación?
El aluminio aeroespacial es una aleación de aluminio de súper alta resistencia a la deformación, que es ampliamente utilizada en la industria de la aviación. En comparación con las aleaciones de aluminio ordinarias, las aleaciones de aluminio utilizadas en aeronaves tienen mayores requisitos de resistencia, dureza, tenacidad, resistencia a la fatiga y plasticidad. La aleación de aluminio para aviación tiene buenas propiedades mecánicas y de procesamiento, y tiene una alta resistencia y buena tenacidad a 150 ℃ (o superior), lo que es ideal para materiales de estructuras aeronáuticas.
La característica más notable de la aleación de aluminio para aviación es que su resistencia puede mejorarse mediante tratamiento térmico de deformación. El tratamiento térmico de deformación es un proceso integral que combina el fortalecimiento de la deformación plástica con el fortalecimiento del cambio de fase durante el tratamiento térmico para unificar el proceso de conformación y las propiedades de conformación. Durante la deformación plástica de la aeroaleación, aumenta la densidad de defectos en el cristal, y estos defectos provocarán el cambio de microestructura en el material. En el proceso de deformación plástica de la aleación de aeroaluminio, se producirán cambios en la estructura cristalina como la recuperación dinámica, la recristalización dinámica, la recristalización subdinámica, la recristalización estática y la recuperación estática. Si estos cambios en la estructura cristalina se controlan adecuadamente, las propiedades mecánicas del material mejorarán significativamente y la vida útil del material aumentará.
Clasificación de las aleaciones de aluminio para aviación
Hay muchos tipos de métodos de clasificación de aleación de aluminio, que se pueden dividir en aleación de aluminio de deformación y aleación de aluminio de fundición. La aleación de aluminio de deformación puede soportar el procesamiento de presión y puede ser procesada en una variedad de formas, especificaciones de aleación de aluminio, que se utiliza principalmente para la fabricación de equipos de aviación.
La aleación de aluminio por deformación puede dividirse en aleación de aluminio reforzada sin tratamiento térmico y aleación de aluminio reforzada con tratamiento térmico. Las propiedades mecánicas de la aleación de aluminio reforzada sin tratamiento térmico no pueden mejorarse mediante tratamiento térmico, sino que sólo pueden reforzarse mediante deformación por mecanizado en frío. Incluye principalmente aluminio de alta pureza, aluminio industrial de alta pureza, aluminio industrial puro, aluminio antimonopolio, etc. La aleación de aluminio reforzada tratable térmicamente puede mejorar sus propiedades mecánicas por medio de enfriamiento y envejecimiento. Puede dividirse en aluminio duro, aluminio forjado, aluminio súper duro y aleación de aluminio especial.
Aplicación de la aleación de aluminio para aviación
Según los datos experimentales, el coste de lanzamiento se ahorrará unos 20.000 dólares por cada 1 kg de pérdida de peso del vehículo espacial que entre en el aire. Si el peso del caza se reduce en un 15%, la autonomía de vuelo puede acortarse en un 15%, el alcance aumentar en un 20% y la carga útil incrementarse en un 30%. Por ello, el mundo concede gran importancia a la investigación y el desarrollo de materiales estructurales ligeros para el sector aeroespacial.
La aleación de aluminio para aviación se utiliza ampliamente en el campo de la aviación y aeroespacial por sus ventajas únicas, como su pequeña densidad, resistencia moderada, fácil procesamiento y conformado, fuerte resistencia a la corrosión, abundantes recursos y fuerte reciclabilidad. La piel, las vigas, las costillas, las vigas, los espaciadores y el tren de aterrizaje de los aviones pueden estar hechos de aluminio, y la cantidad de aluminio utilizado varía según el avión. Debido a su bajo precio, la aleación de aluminio se utiliza ampliamente en aeronaves civiles que se centran en los beneficios económicos. Por ejemplo, la aleación de aluminio utilizada en el avión Boeing 767 representa cerca del 81% del peso de la carrocería. Algunas aleaciones de aluminio para aviación tienen buenas propiedades criogénicas y pueden funcionar en entornos de hidrógeno y oxígeno líquidos, por lo que son materiales ideales para fabricar cohetes de combustible líquido. Por ejemplo, los tanques de combustible, los tanques de oxidante, las secciones intertanques, las secciones interetapas, las secciones de cola y las cápsulas de instrumentos del cohete portador Saturno 5 que lanzó la nave espacial Apolo están fabricados con aleaciones de aluminio de aviación.
En la actualidad, los principales materiales de aleación de aluminio utilizados en la aviación civil son las piezas fundidas de aleación de aluminio, las piezas forjadas de aleación de aluminio, los perfiles de extrusión de aleación de aluminio de gran sección, las placas gruesas de aleación de aluminio y las aleaciones de aluminio-litio. Las principales aplicaciones de algunos de los principales tipos de aleaciones de aluminio son las siguientes.
El aluminio de aviación 2024 se utiliza en piezas estructurales de aeronaves; la aleación de aluminio de aviación 2048 se utiliza principalmente para la fabricación de piezas estructurales aeroespaciales y piezas estructurales de armas; el 2218 se utiliza principalmente en motores de aeronaves y pistones de motores diesel, culatas de motores de aeronaves, impulsores de motores a reacción y anillos de compresores; el 2219 se utiliza para la soldadura de cohetes aeroespaciales, tanques oxidantes, piel de aviones supersónicos y piezas estructurales.