Có nhiều yếu tố cần xem xét khi gia công các bộ phận cho các ứng dụng hàng không vũ trụ, chẳng hạn như hình dạng bộ phận, trọng lượng và độ bền.Những yếu tố này sẽ ảnh hưởng đến an toàn bay và tính kinh tế của máy bay.Vật liệu được lựa chọn để sản xuất hàng không vũ trụ luôn là nhôm làm vàng chính.Tuy nhiên, trong các máy bay phản lực hiện đại, nó chỉ chiếm 20% tổng cấu trúc.
Do nhu cầu về máy bay hạng nhẹ ngày càng tăng, việc sử dụng vật liệu composite như polyme gia cố carbon và vật liệu tổ ong ngày càng tăng trong ngành hàng không vũ trụ hiện đại.Các công ty sản xuất hàng không vũ trụ đang bắt đầu nghiên cứu một giải pháp thay thế cho hợp kim nhôm—thép không gỉ cấp hàng không.Tỷ lệ thép không gỉ này trong các bộ phận máy bay mới đang tăng lên.Hãy phân tích công dụng và sự khác biệt giữa hợp kim nhôm và thép không gỉ trong máy bay hiện đại.
Ứng dụng của các bộ phận hợp kim nhôm trong lĩnh vực hàng không vũ trụ
Nhôm là vật liệu kim loại tương đối rất nhẹ, nặng khoảng 2,7 g/cm3 (gram trên centimet khối).Mặc dù nhôm nhẹ hơn và rẻ hơn thép không gỉ, nhưng nhôm không bền và chống ăn mòn như thép không gỉ, cũng như không bền và chống ăn mòn như thép không gỉ.Thép không gỉ vượt trội hơn nhôm về độ bền.
Mặc dù việc sử dụng hợp kim nhôm đã giảm trong nhiều khía cạnh của sản xuất hàng không vũ trụ, hợp kim nhôm vẫn chiếm một vị trí quan trọng trong sản xuất máy bay hiện đại và đối với nhiều ứng dụng cụ thể, nhôm vẫn là một vật liệu nhẹ, bền.Do độ dẻo cao và dễ gia công, nhôm rẻ hơn nhiều so với nhiều vật liệu composite hoặc titan.Nó cũng có thể tăng cường hơn nữa tính chất kim loại của nó bằng cách hợp kim hóa nó với các kim loại khác như đồng, magie, mangan và kẽm hoặc bằng cách xử lý lạnh hoặc nhiệt.
Hợp kim nhôm được sử dụng rộng rãi trong sản xuất các bộ phận hàng không vũ trụ bao gồm:
1. Hợp kim nhôm 7075 (nhôm/kẽm)
2. Hợp kim nhôm 7475-02 (nhôm/kẽm/magiê/silicon/crom)
3. Hợp kim nhôm 6061 (nhôm/magiê/silicon)
7075, sự kết hợp giữa nhôm và kẽm, là một trong những hợp kim được sử dụng phổ biến nhất trong các ứng dụng hàng không vũ trụ, mang lại các tính chất cơ học tuyệt vời, độ dẻo, độ bền và khả năng chống mỏi.
7475-02 là sự kết hợp của nhôm, kẽm, silicon và crom, trong khi 6061 chứa nhôm, magiê và silicon.Hợp kim nào được yêu cầu phụ thuộc hoàn toàn vào ứng dụng dự định của thiết bị đầu cuối.Mặc dù nhiều bộ phận bằng hợp kim nhôm trên máy bay có tính chất trang trí nhưng xét về trọng lượng nhẹ và độ cứng thì hợp kim nhôm là lựa chọn tốt nhất.
Một hợp kim nhôm phổ biến được sử dụng trong ngành hàng không vũ trụ là nhôm scandium.Thêm scandium vào nhôm làm tăng độ bền và khả năng chịu nhiệt của kim loại.Sử dụng nhôm scandium còn giúp cải thiện hiệu quả sử dụng nhiên liệu.Vì nó là vật liệu thay thế cho các vật liệu đặc hơn như thép và titan, nên việc thay thế các vật liệu này bằng nhôm scandium nhẹ hơn có thể tiết kiệm trọng lượng, từ đó cải thiện hiệu quả sử dụng nhiên liệu và độ bền của khung máy bay.
Ứng dụng của các bộ phận bằng thép không gỉ trong hàng không vũ trụ
Trong ngành hàng không vũ trụ, việc sử dụng thép không gỉ là điều đáng ngạc nhiên khi so sánh với nhôm.Do trọng lượng nặng hơn của thép không gỉ nên việc sử dụng nó trong các ứng dụng hàng không vũ trụ đã tăng lên hơn bao giờ hết.
Thép không gỉ dùng để chỉ một họ hợp kim gốc sắt có chứa ít nhất 11% crom, một hợp chất giúp sắt không bị ăn mòn và mang lại khả năng chịu nhiệt.Các loại thép không gỉ khác nhau bao gồm các nguyên tố nitơ, nhôm, silicon, lưu huỳnh, titan, niken, đồng, selen, niobi và molypden.Có rất nhiều loại thép không gỉ, có hơn 150 loại thép không gỉ, và loại thép không gỉ thông dụng chỉ chiếm khoảng 1/10 tổng số thép không gỉ.Thép không gỉ có thể được chế tạo thành tấm, tấm, thanh, dây và ống, làm cho nó phù hợp cho nhiều ứng dụng.
Có năm nhóm thép không gỉ chính được phân loại chủ yếu theo cấu trúc tinh thể của chúng.Những loại thép không gỉ này là:
1. Thép không gỉ Austenitic
2. Thép không gỉ Ferritic
3. Thép không gỉ Martensitic
4. Thép không gỉ song
5. Thép không gỉ cứng kết tủa
Như đã đề cập ở trên, thép không gỉ là hợp kim được tạo thành từ sự kết hợp giữa thép và crom.Độ bền của thép không gỉ liên quan trực tiếp đến hàm lượng crom trong hợp kim.Hàm lượng crom càng cao thì độ bền của thép càng cao.Khả năng chống ăn mòn và nhiệt độ cao của thép không gỉ khiến nó phù hợp với nhiều bộ phận hàng không vũ trụ, bao gồm bộ truyền động, ốc vít và các bộ phận của thiết bị hạ cánh.
Lợi ích của việc sử dụng thép không gỉ cho các bộ phận hàng không vũ trụ:
Mặc dù bền hơn nhôm nhưng thép không gỉ thường nặng hơn nhiều.Nhưng so với nhôm, các bộ phận bằng thép không gỉ có hai ưu điểm quan trọng:
1. Thép không gỉ có khả năng chống ăn mòn cao.
2. Thép không gỉ chắc chắn hơn và chống mài mòn hơn.
Mô đun cắt và điểm nóng chảy của thép không gỉ cũng khó gia công hơn hợp kim nhôm.
Những đặc tính này rất quan trọng đối với nhiều bộ phận hàng không vũ trụ và các bộ phận bằng thép không gỉ chiếm vị trí không thể thiếu trong các ứng dụng hàng không vũ trụ.Ưu điểm của thép không gỉ còn có khả năng chịu nhiệt và chống cháy tuyệt vời, hình thức sáng sủa, đẹp mắt.Ngoại hình và chất lượng vệ sinh tuyệt vời.Thép không gỉ cũng dễ sản xuất.Khi các bộ phận máy bay cần được hàn, gia công hoặc cắt theo thông số kỹ thuật chính xác, hiệu suất tuyệt vời của vật liệu thép không gỉ sẽ đặc biệt nổi bật.Một số hợp kim thép không gỉ có khả năng chống va đập cực cao, điều này cũng ảnh hưởng đến sự an toàn của máy bay lớn.và độ bền là những yếu tố quan trọng.
Theo thời gian, ngành công nghiệp hàng không vũ trụ đã trở nên đa dạng hơn và các phương tiện hàng không vũ trụ hiện đại có nhiều khả năng được chế tạo bằng thân hoặc khung máy bay bằng thép không gỉ.Mặc dù đắt hơn nhưng chúng cũng bền hơn nhôm rất nhiều và với các loại thép không gỉ khác nhau tùy theo hiện trường, việc sử dụng thép không gỉ vẫn có thể mang lại tỷ lệ độ bền trên trọng lượng tuyệt vời.
Thời gian đăng: Mar-02-2023