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鋁鋰合金

新材料是航空航天技術(shù)的重要基礎(chǔ)，航空航天技術(shù)的發(fā)展又不斷對材料科學(xué)提出新的問題和要求。鋁鋰合金是近十幾年來航空金屬材料中發(fā)展最為迅速的一個領(lǐng)域。

鋁鋰合金優(yōu)點(diǎn)

鋰是世界上最輕的金屬元素。把鋰作為合金元素加到金屬鋁中，就形成了鋁鋰合金。加入鋰之后，可以降低合金的比重，增加剛度，同時仍然保持較高的強(qiáng)度、較好的抗腐蝕性和抗疲勞性以及適宜的延展性。因?yàn)檫@些特性，這種新型合金受到了航空、航天以及航海業(yè)的廣泛關(guān)注。正是由于這種合金的許多優(yōu)點(diǎn)，吸引著許多科學(xué)家對它進(jìn)行研究，鋁鋰合金的開發(fā)事業(yè)猶如雨后春筍般迅速發(fā)展起來了。

鋁鋰合金發(fā)展歷程

鋁鋰合金主要為飛機(jī)和航空航天設(shè)備的減重而研制的，因此也主要應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域，還應(yīng)用于軍械和核反應(yīng)堆用材，坦克穿甲彈，魚雷和其它兵器結(jié)構(gòu)件方面，此外在汽車、機(jī)器人等領(lǐng)域也有充分運(yùn)用。從20世紀(jì)30年代開始，德、美、英、前蘇聯(lián)對Al-Li合金進(jìn)行研制，但是真正具有商業(yè)價值的是1957年美國Alcoa公司研制成功的含鋰1.1%的2020合金，用于制造海軍TA－5CVigitante飛機(jī)的機(jī)翼蒙皮和尾翼的水平安定面。目前主要使用的鋁鋰合金有2×××系（Al-Li-Cu-Zr）和8×××系（Al-Li-Cu-Mg-Zr）等10余種牌號，最大鑄錠規(guī)格達(dá)到25t以上，其軋制、擠壓和鍛造的加工技術(shù)已達(dá)到常規(guī)鋁合金的水平。

鋁鋰合金的航空應(yīng)用

Al-Li合金已經(jīng)在軍用飛機(jī)、民用客機(jī)和直升飛機(jī)上使用或試用，主要用于機(jī)身框架、襟翼翼肋，垂直安定面、整流罩、進(jìn)氣道唇口、艙門、燃油箱等等。，該合金比普通鋁合金有更好的抗疲勞性能和高的強(qiáng)度。其中A330/340飛機(jī)每架；

早在20世紀(jì)50年代，美國就開發(fā)了x2020鋁鋰合金后來用來取代7075用于RA-SC預(yù)警機(jī)。美國一公司將C-155鋁鋰合金用于波音777和空中客車A330/340飛機(jī)的垂尾和平尾使用Al-Li合金650kg，可使飛機(jī)減重達(dá)4250kg，可以提高有效載荷及降低燃料消耗。麥道公司的C-17運(yùn)輸機(jī)使用了鋁鋰合金板材和擠壓型材制造貨艙的地板梁、襟翼副翼蒙皮等結(jié)構(gòu)，用量達(dá)2.8t，比用普通鋁合金減重208kg，法國幻影式戰(zhàn)斗機(jī)上也大量應(yīng)用鋁鋰合金，其成本低于熱固塑料和金屬基復(fù)合材料。在1988年的時候，洛克希德·馬丁戰(zhàn)術(shù)飛機(jī)系統(tǒng)公司、洛克希德·馬丁航空系統(tǒng)公司和雷諾茲金屬公司就開始AA2l97合金研制的聯(lián)合計劃，為軍用殲擊機(jī)隔板和艙壁生產(chǎn)重載厚板。1996年6月，雷諾茲金屬公司開始售出第一批AA2l97合金板材，用于取代其它材料制造美國空軍F－16飛機(jī)的后部隔板(艙壁)和其它零件。歐洲試驗(yàn)型戰(zhàn)斗機(jī)EFA其前部所有薄板狀零件皆由8090薄板制成，占所有材料的9%，駕駛艙內(nèi)使用了不少A1-Li合金，其中用A1-Li工藝制造的電子設(shè)備室的蓋板長達(dá)1.5m。英、意合作生產(chǎn)的大型直升機(jī)EH101上，其機(jī)身框架、蒙皮和內(nèi)部結(jié)構(gòu)使用了相當(dāng)多的A1－Li合金板材和鍛件，每架質(zhì)量減輕200kg。而據(jù)估計，直升機(jī)在整個服役期間每減輕1kg增加經(jīng)濟(jì)效益高達(dá)3000英鎊。

　　鋁鋰合金的航天應(yīng)用，對于航天飛行器結(jié)構(gòu)，質(zhì)量的減輕可增加有效載荷，而有效載荷每增加1kg可帶來4,400～110,000美元的效益。因此，由于Al-Li合金密度低、性能好的特點(diǎn)，在很多航天飛行器中都采用Al-Li合金結(jié)構(gòu)。