1、航空铝合金材料的应用Areanautical Aluminum Alloy Materials1.航空铝合金材料的简介2.铝合金在航空航天领域的应用实例3.国内外航空铝合金材料的发展状况主要 内容一、航空 铝合金材料的简介航空铝合金具有比强度高、加工和成形性好、低成本以及可维修性好等一系列优点，广泛用于飞机主体结构材料，与航空武器装备的发展紧密相连。为航空装备的发展做出了了巨大贡献飞机机体材料结构的演变历程年代 机体材料结构1903-1919 木、布1920-1949 铝 合金 、 钢1950-1969 铝 合金 、 钛 合金、 钢1970-21世 纪 初 铝 合金 、 钛 合金、 钢 、复合
2、材料21世 纪 初至今 复合材料、 铝 合金 、 钛 合金、 钢铝合金是航天装备的主要结构材料，一代铝合金一代高新技术装备，历经 5代 发展，推动了航空航天技术的发展（ 1） 第一代第一代 时效硬化时效硬化 高静强度高静强度 ；应；应用：用： 运运 5、轰、轰 5（ 2） 第二代第二代 过时效热处理过时效热处理 高强耐蚀高强耐蚀；应用：；应用： 运运 6、轰、轰 6、歼、歼 11、运、运 8.（ 3） 第三代第三代 高纯为基础高纯为基础 ， 高强高韧高强高韧耐蚀耐蚀 ；应用：；应用： 歼歼 10、枭龙、枭龙、 ARJ21 .（ 4） 第四代第四代 以精确控制多尺度第二以精确控制多尺度第二相为基
3、础相为基础 超强高韧耐蚀抗疲劳铝合金超强高韧耐蚀抗疲劳铝合金；应用：；应用： ARJ21、 大运机大运机 （ 5） 正在研发第五代正在研发第五代 具具 有有 高淬透性高淬透性的高综合性能铝合金的高综合性能铝合金 。应用：。应用： 大型运载大型运载工具等工具等随着航空航天工业的发展和其他材料技术的发展，铝材在性能、规格方面面临历史上最严峻的挑战。铝合金的发展以结构的减重、高可靠和长寿命为目标， 主攻高强高韧耐蚀抗疲劳高综合性能、极端环境的服役性能以及性能均匀、残余应力小的大规格高性能材料 。这就需要通过 热处理工艺精确调控材料围观组织 提高铝合金综合性能 ，满足航空航天工业发展对材料的 苛刻要求
4、，其作用至观重要、不可或缺 。二、 铝合金在航空航天领域的应用2.1 铝合金在航空领域的应用（ 1）飞机 上不同部位应用的铝合金20世纪欧美国家铝合金在飞机不同部位的应用情况 飞机上不同部位应用的铝合金主要有2X24，7X75，7X5X等，其合金牌号及热处理状态随年代的变化，如表所 示。 铝材在波音 747 客机上的应用部位示意图1 桁条 ( 7075-T6，包铝的 ) ; 2 骨架 ( 7075-T6、 7178 或包铝的7178) ; 3 翼盒 ( 上表面 7075-T76，包铝的 ; 下表面 7075-T6; 翼梁帽 7075-T76) ; 4 主骨架 ( 7075-T6 锻件，包铝的
5、7075-T6， 7075-T6 挤压型材 ) ; 5 升降舵与主向舵 ( 包铝的 2024-T3) ; 6 垂直安定面、蒙皮与桁条 ( 包铝的 7075-T6 ) ; 7 中发动机支架( Ti6A14V，包铝的 2024-T3，包铝的2024-T81) ; 8 水平安定面整体加强壁板 ( 7075-T76，挤压的 ) ; 9机身蒙皮 ( 包铝的 2024-T3，包铝的 7075-T76) : 10 大梁 ( 4 个， 7075-T6 挤压型材 )二、铝合金在航空航天领域的应用2.1 铝合金在航空领域的应用（ 2） Boeing777客机所用先进铝合金 目前Boeing777客机所用的主要先进
6、铝合金主要有 7055-T77，7150-T77，2X24-T3等，如图所示。Boeing777采用的先进铝合金二、铝合金在航空航天领域的应用2.1 铝合金在航空领域的应用（ 3）客机 A380所用先进铝合金目前空客 A380所用的主要先进铝合金主要有 70x5、2024等，见 图及表所 示。空中客机 A380所用主要材料 飞机结构飞机型号上翼面蒙皮 桁条 下翼面蒙皮 桁条 机身蒙皮 桁条A380 705574497085（后梁）7040（前梁）2024HDT 2026 6013_T78 5076铝合金 在空中客机 A380上的应用 二、铝合金在航空航天领域的应用2.1 铝合金在航空领域的应用
7、（ 4） ARJ21 飞机各部位采用的铝合金ARJ21支线客机主要铝合金分布示意图 我国的ARJ21飞机各部位采用的铝合金主要包括 7050-T74，7150-T77， 7055-T77，2XXX-T3等，如 图所 示。 铝合金材料在 ARJ21-700 支线客机中的应用序号 合金牌号 技 术标 准 主要使用部位1 2024 AMS-QQ-A-250 /4 机身蒙皮、机翼下壁板2024( 包 铝 ) AMS-QQ-A-250 /52 2124 AMS-QQ-A-250 /29 中温下 对 强 度和 稳 定性有要求的部位3 2026 AMS4338 机翼下桁条4 2324 ( Alcoa 公司
8、) 蒙皮、机翼下桁条、机翼下壁板5 2524 AMS4296 机身蒙皮、机翼下壁板、机身框架、隔框6 2219 AMS-QQ-A-250 /30 发动 机短 舱 零件7 6061 AMS-QQ-A-250 /11 要求有高塑性和高抗腐 蚀 性的 飞 机零件、 飞 机管件8 7050( 挤压 件 ) AMS54341于截面受高 载 荷的主要 结 构件，如机翼上壁板、梁等7050( 板材 ) AMS42017050( 板材 ) AMS40509 7055 AMS4206 飞 机翼上壁板、机翼上桁条10 7075 AMS-QQ-A-250 /12 飞 机 结 构的重要受力零件、接 头 等7075(
9、包 铝 ) AMS-QQ-A-250 /1311 7150( 板材 ) AMS4252 机翼上壁板、梁、机身桁条、机身框架、隔框、机翼上桁条、翼肋和翼梁AMS434512 7175 AMS4344 飞 机 结 构主要承力部件13 7475 AMS4084 机翼蒙皮、机翼下壁板、梁和隔框等某些军用飞机用材结构比例 ( %)机型 钢 铝合金 钛合金 复合材料 购买件F-104F-4EF-14EF-15E飓风F-16AF-18AAV-8BF-22EF2000F-15L-42S37苏 2720.017.015.04.415.04.713.05.05.25.070.054.036.035.846.578
10、.350.947.715.043.037.335.045.064.06.025.026.95.52.212.041.012.025.830.021.018.03.04.02.03.04.212.026.324.043.01.230.015.010.020.020.020.920.010.612.12.030.218.0一些民用干线飞机用材结构比例 ( %)机型 铝合金 钢铁 钛合金 复合材料B747B757B767B767-200B777A300A320A340A380MD-8281.078.080.074.570.076.076.570.072.074.513.012.014.015.612
11、.013.013.511.010.012.04.06.02.06.47.04.04.57.08.06.02.04.04.03.511.05.05.511.010.07.5二、铝合金在航空航天领域的应用2.1 铝合金在航空领域的应用（ 5）飞机上常用铝合金的特点、用途及状态合金牌号主要特点 主要用途 主要状态1420 密度小、抗蚀性好 机身蒙皮和纵梁、座舱、油箱、舱口盖、地板、翼肋、管道附件2024 强度高，有一定耐蚀性，综合性能较好飞机蒙皮、骨架、肋梁、螺旋桨元件等飞机结构件T351、 T4、 T8512219 具有较高的室温强度和高温持久强度，热塑性好，无挤压效应，可焊接，抗腐蚀性差飞机蒙皮
12、与结构件 T31、 T37、 T87、 T851、T35112324 高强、高韧 飞机结构件 T392524 高强、高韧、抗疲劳强度高 机身蒙皮 T33003 良好的抗腐蚀性能和延展性、密度小 发动机过滤网 H225052 中等强度、良好的耐蚀性和焊接性、易于加工成形风扇叶片、储油箱 H32、 H34、 H112飞机用主要铝合金的特点、用途及状态 合金牌号主要特点 主要用途 主要状态7050 高强、良好的断裂韧性和抗腐蚀性能、淬火敏感性低飞机机身框架、机翼蒙皮、舱壁、桁条、加强筋、肋、托架、起落架支承部件、座椅导轨T7651、 T7451、 T73511、 T76511、 T74527150
13、高强、优良的抗腐蚀性能、优良的断裂韧性和抗疲劳性能飞机的上翼结构、机体板梁凸缘、上面外板主翼纵梁、机身加强件、龙骨梁、座椅导轨T651、 T7751、 T6511、T77511、 T777175 高强、良好的抗腐蚀性、优良的断裂韧性飞机外翼梁、主起落架、前起落架动作筒、垂尾接头T74、 T7452、 T765117475 高强、高韧、好的抗疲劳性能和抗腐蚀性能，具有良好的综合性能飞机机身、机翼蒙皮、中央翼结构件、翼梁、舱壁、隔板、直升机舱板、起落架舱门T61、 T761、 T651、 T7651、 T73517085 高强度锻造铝合金，综合性能高，适合于大截面产品桁条 T7651B93铸造和压
14、力加工状态各向异性小、良好的成形性、具有最低的临界冷速率形状复杂的大锻件、飞机主起落架闸门的连杆操纵装置、机体构件、直升机悬翼夹头、起落撬、弹射座椅导轨T1(T6)、 T3(T73)续表 -飞机 用主要铝合金的特点、用途及状态 二、铝合金在航空航天领域的应用2.2 铝合金在航天领域的应用运载火箭 主要铝材分布示意图铝合金在航天领域运载火箭上的应用，主要有7075、20x4、2219等，如 图所示。三、国内外 航空铝合金材料的发展状况直到 2014年上半年，航空铝合金在航空航天工业中仍然发挥着重大作用，特别是在民航中，如空客 A380，波音 B777， C919等一些新型宽体客机在铝合金使用上均
15、接近整体客机使用材料的 70%。随着航空铝合金（变形铝合金）在航空航天领域的广泛使用。这就对铝合金的性能，加工工艺等提出了更高的要求（ 1） 国外 航空铝合金材料的发展 状况 产品和工艺装备更新快，生产设备向大型化、专业化、紧凑化、成套化、高速化和自动化发展，为满足 飞机大型整体件的需要 ，产品也向大型化、精密化、连续化方向发展。 加工工艺技术不断创新，向着精密高效和广谱交叉的方向发展 根据市场需求、不断开发新的高性能铝合金用材（高强比、高韧性、耐腐蚀、高损伤容限 ） 利用最新科研成果，加工高精密的铝合金材料（薄板连铸连轧、电磁铸造、快速凝固、流变铸造、喷射沉积、深冷加工等）三 、 国内外 航空铝合金材料的发展状况（ 1） 国内航空 铝合金材料的发展 状况 整体技术水平和生产设备落后（生产效率低、设备陈旧、技术遭遇瓶颈，韧性和强度不达标） 产品品种规格状态不全，新材料、新技术少。目前我国铝合金有 143个牌号，且性能相近的重复牌号多，而美国有 356个。我国铝合金状态除基本 5种外，派生的仅有 34种；美国铝合金状态除基本 5种 外，加上派生的有 60多种 。
