《【2017年整理】Al-Li合金》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【2017年整理】Al-Li合金（10页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、铝锂合金科技名词定义中文名称：铝锂合金英文名称：aluminium lithium alloy定义：以锂为主要合金元素的新型铝合金。最大特点是密度低，比强度、比刚度高，耐热性和抗应力腐蚀性能好，可进行热处理强化。应用学科：航空科技（一级学科）；航空材料（二级学科）目录基本概述1. 发展历程军事应用1. 基本概述1. 发展历程军事应用1. 展开编辑本段基本概述铝锂合金是航空技术一种新材料新材料是航空航天技术的重要基础，航空航天技术的发展又不断对材料科学提出新的问题和要求。铝锂合金是近十几年来航空金属材料中发展最为迅速的一个领域。铝锂合金优点锂是世界上最轻的金属元素。把锂作为合金元素加到金属铝中，
2、就形成了铝锂合金。加入锂之后，可以降低合金的比重，增加刚度，同时仍然保持较高的强度、较 好的抗腐蚀性和抗疲劳性以及适宜的延展性。因为这些特性，这种新型合金受到了航空、航天以及航海业的广泛关注。正是由于这种合金的许多优点，吸引着许多科 学家对它进行研究，铝锂合金的开发事业犹如雨后春笋般迅速发展起来了。编辑本段发展历程1983 年在巴黎国际航空博览会上，世界上两家最大的铝合金生产企业英国阿尔康铝业公司和美国阿尔考铝业公司，同时宣布研制成功新的革命性材料铝锂合金。专家们认为，铝锂合金是从 1943 年发明铝锌系高强合金以来，铝合金研究和开发的又一个里程碑。 其实，铝锂合金并不是个新鲜概念。对这种材料
3、的认识经历了相当长的时间。由于锂的比重小，在铝 中的溶解度高，长期以来人们就把锂看作铝的亲密合作伙伴。早在本世纪 20 年代，科技工作者就对铝锂合金进行过许多评论。1924 年，德国研制成功一种工业 铝锂合金 司克龙。这是一种仅含 01%锂的铝锌合金。它的机械性能比当时盛行的铝镁合金杜拉铝要稍好一些。由于当时杜拉铝已得到公认，所以影响了 司克龙合金应受到的广泛重视。1943年，高强度的铝锌镁铜合金问世，再一次低估了铝锂合金的工业价值。1957 年，英国研制成功了含锂 1.1%的 X- 2020 铝合金。这种合金用于美国舰载超音速攻击机的机翼和水平尾翼的蒙皮上，取代原设计中的铝合金后，RA-5C
4、 飞机的重量减轻 6%。原苏联的科技工作 者同时也研制出了一种含锂 2%的铝合金。又经过 10 年徘徊，到 1967 年发生了世界范围的能源危机后，各国又重新开始大规模研究铝锂合金。由于冶金技术和相关技术的发展，使含锂量更大、比重更小、强度更高的铝钾合金的出现成为可能。据认为，目前许多先进的战斗机和民航飞机大都采用了这种合金。铝锂合金的成本大约只是碳纤维增强塑料的1/10。如果采用铝锂合金制造波音飞机，重量可以减轻 146% ，燃料节省54% ，飞机成本将下降 21%，每架飞机每年 的飞行费用将降低 22%。可以预料，随着材料科学的发展，将有越来越多的新型合金进入航空航天业、各个工业部门及千家
5、万户。编辑本段军事应用铝锂合金主要为飞机和航空航天设备的减重而研制的，因此也主要应用与航空航天领域，还应用于军械和核反应堆用材，坦克穿甲弹，鱼雷和其它兵器结构件方面，此外在汽车、机器人等领域也有充分运用。从 20 世纪 30 年代开始，德、美、英、前苏联对 Al-Li 合金进行研制，但是真正具有商业价值的是1957 年 美国 Alcoa 公司研制成功的含锂 1.1%的 2020 合金，用于制造海军TA5CVigitante 飞机的机翼蒙皮和尾翼的水平安定面。目前主要使用的 铝锂合金有 2系（Al-Li-Cu-Zr）和 8系（Al-Li-Cu-Mg-Zr）等 10 余种牌号，最大铸锭规格达到 2
6、5t 以上，其轧制、挤 压和锻造的加工技术已达到常规铝合金的水平。铝锂合金的航空应用Al-Li 合金已经在军用飞机、民用客机和直升飞机上使用或试用，主要用于机身框架、襟翼翼肋，垂直安定面、整流罩、进气道唇口、舱门、燃油箱等等。早在 20 世纪 50 年代，美国就开发了 x2020 铝锂合金后来用来取代 7075 用于 RA-SC 预 警机。美国一公司将 C-155 铝锂合金用于波音 777 和空中客车A330/340 飞机的垂尾和平尾，该合金比普通铝合金有更好的抗疲劳性能和高的强度。其 中 A330/340 飞机每架使用 Al-Li 合金 650kg，可使飞机减重达4250kg，可以提高有效载
7、荷及降低燃料消耗。麦道公司的 C-17 运输机使用 了铝锂合金板材和挤压型材制造货舱的地板梁、襟翼副翼蒙皮等结构，用量达2.8t，比用普通铝合金减重 208kg，法国幻影式战斗机上也大量应用铝锂合 金，其成本低于热固塑料和金属基复合材料。在 1988 年的时候，洛克希德马丁战术飞机系统公司、洛克希德马丁航空系统公司和雷诺兹金属公司就开始 AA2l97 合金研制的联合计划，为军用歼击机隔板和舱壁生产重载厚板。 1996年 6 月，雷诺兹金属公司开始售出第一批 AA2l97 合金板材，用于取代其 它材料制造美国空军 F16 飞机的后部隔板 (舱壁)和其它零件。欧洲试验型战斗机EFA 其前部所有薄板
8、状零件皆由 8090 薄板制成，占所有材料的 9%，驾 驶舱内使用了不少 A1-Li 合金，其中用 A1-Li 超塑成形工艺制造的电子设备室的盖板长达 1.5m。英、意合作生产的大型直升机 EH101 上，其机身框 架、蒙皮和内部结构使用了相当多的 A1Li 合金板材和锻件，每架质量减轻 200kg。而据估计，直升机在整个服役期间每减轻 1kg 增加经济效益高达 3000 英镑。 在航空铝锂合金的研究和应用方面，前苏联及俄罗斯也一直处于世界的领先地位，比较有代表性的有 01420、01421（含钪） 、01423（含钪） 、01430、01440、01450 等。早在 20 世纪 70 年代，
9、前苏联就将铝锂合金用于制造雅克 36 飞机的主要构件，包括机身蒙皮、尾翼、翼肋等，该飞机在恶劣的海洋气候条件下使用，性能良好。20 世纪 90 年代初又在米格29 和米格31 飞机上 采用 1420 合金焊接结构，使减重效果进一步提高。米格29 使用了 1420 合金薄板、模锻件、挤压壁板等制造机身、驾驶员座舱、油箱等，每架飞机铝锂合 金用量达 3.8t。采用焊接油箱后减重达 24%，其中 12%是由于材料比重的降低，12%是由于焊接结构减少了铆钉、螺钉、密封剂和搭接部分而达到的。 1420 合金在其它飞机，如运输机、客机、直升机上用量也相当可观。安124 用量近 8t，图204 用量 2.7
10、t，米26 用量 1.8t，还有伊尔 86、安72 等也都采用了 A1-Li 合金。近年来，Al-Li 合金也大量用在苏27、苏35、苏37 等战斗机上，以及远程导弹弹头壳体等。铝锂合金的航天应用对于航天飞行器结构，质量的减轻可增加有效载荷，而有效载荷每增加1kg 可带来 4,400110,000 美元的效益。因此，由于 Al-Li 合金密度低、性能好的特点，在很多航天飞行器中都采用 Al-Li 合金结构。 美国洛克希德导弹和空间公司(LMSC)制造的飞行器使用低密度、中等强度和高刚度的材料，因 此大量采用 Al-Li 合金产品。从 20 世纪 80 年代中期开始，大量选用 8090 及普通加
11、工方法生产各种锻件、厚板、薄板与挤压件。LMSC 在大力神有效载 荷转接器上使用 8090 板材，减轻质量 180kg。该公司使用AA2195 合金生产的新的航天飞机“超轻型油箱” ，长达 47m，直径达 8.4m，用于盛装 低温燃料和液态氢。AA2195 合金的使用使油箱减轻 5%（减重近3400kg） ，强度提高 30%，有效地增加了有效载荷，节约成本约 7500 万美元。麦 道空间系统公司采用 2090T81 板材制成直径 2.44m，长 3.05m 的低温箱，用于三角翼火箭盛放燃料和液氧的容器，质量减轻 15%。美国通用动力 空间公司在阿特拉斯和半人马运载火箭上的三个部件采用 2090
12、 合金，总量达 70kg，质量较 2024 减轻 8%。1997 年 12 月的美国“奋进号 ”航天飞机 外贮箱采用 2195代替 2219，运载能力提高了 3.4t。 Al-Li 合金在俄罗斯的航天业中也有很多的应用。俄罗斯在 1450 合金基础上添加 0.20%的 Sc 元素研制出 1460 合金，有更优良的性能，将其应用于大型运载火箭“能源号 ”的结构件上。此外，还用在其它火箭、 “暴风雪”号航天飞机和空间站的结构件上。开放分类：航空科技，航空材料【中国铝业网】昨天，从上海航天技术研究院获悉，该院在天宫一号目标飞行器任务中承担了资源舱结构与总装、电源分系统、对接机构分系统、测控与通信分系
13、统配套单机以及总体电路分系统资源舱电缆网的研制任务。资源舱“燃料”增多总重却减 10%作为天宫一号的能量和动力之源资源舱，要与运载火箭和实验舱相连接，除了要确保连接可靠外，舱体内外还安装了多个分系统近 200 台设备以及大量管路、电缆等。这些对资源舱的结构设计、安装及测试都带来了很多难题。研制过程中采用了大量新技术，新工艺。从设计之初，资源舱就面临“减肥” 的难题。因为此次资源舱携带的推进剂比之前神舟飞船增加了 50%以上，但工程主体还是希望能为舱段实施减重。这样一来，之前采用的铝合金难以满足要求，首次采用了铝锂合金作为原材料，成功为舱段减重 10%。为了维持目标飞行器长期在轨要求，整器所携带
14、的空气和氧气远大单艘飞船的携带量，为此环控与生保分系统采用了大容量高压复合材料气瓶进行气体储存。据 悉，这个气瓶充气前后直径方向变化较大，资源舱总装设计了具有一定弹性的气瓶安装条带，解决了气瓶难以安装的问题，大大减轻了气瓶安装支架重量，为整器减 重作出了贡献。铝锂合金 若把锂掺入铝中，就可生成铝锂合金。由于锂的密度比铝还低（0.535gcm -3），如果加入 1% 锂，可使合金密度下降 3%，弹性模量提高6%。近年来发展了一种铝锂合金，含锂 2%3%，这种铝锂合金比一般铝合金强度提高 20%24%，刚度提高 19%30%，相对密度降低到 2.52.6。因此用铝锂合金制造飞机，可使飞机质量减轻
15、15%20%，并能降低油耗和提高飞机性能。铝锂合金是很有 发展前途的合金。新材料是航空航天技术的重要基础，航空航天技术的发展又不断对材料科学提出新的间题和要求。铝锂合金是近十几年来航空金属材料中发展最为迅速的一个领域。锂是世界上最轻的元素。把金属锂作为合金元素加到金属铝中，就形成了铝锂合金。加入金属锂之后，可以降低合金的比重，增加刚度，同时仍然保持较高的强度、 较好的抗腐蚀性和抗疲劳性以及适宜的延展性。因为这些特性，这种新型合金受到了航空、航天以及航海业的广泛关注。正是由于这种合金的许多优点，吸引着许多 科学家对它进行研究，铝锂合金的开发事业犹如雨后春笋般迅速发展起来了。1983 年在巴黎国际
16、航空博览会上，世界上两家最大的铝合金生产企业英国阿尔康铝业公司和美国阿尔考铝业公司，同时宣布研制成功新的革命性材料铝锂合金。专家们认为，铝锂合金是从 1943 年发明铝锌系高强合金以来，铝合金研究和开发的又一个里程碑。其实，铝锂合金并不是个新鲜概念。对这种材料的认识经历了相当长的时间。由于锂的比重小，在铝中的溶解度高，长期以来人们就把锂看作铝的亲密合作伙伴。早在本世纪 20 年代，科技工作者就对铝锂合金进行过许多评论。1924年，德国研制成功一种工 业铝锂合金司克龙。这是一种仅含 01锂的铝锌合金。它的机械性能比当时盛行的铝镁合金杜拉铝要稍好一些。由于当时杜拉铝已得到公认，所以影响 了司克龙合金应受到的广泛重视。1943 年，高强度的铝锌镁铜合金问世，再一次低估了铝锂合金的工业价值。1957 年，英国研制成功了含锂 1.1的 X- 2020 铝合金。这种合金用于美国舰载超音速攻击机的机翼和水平尾翼的蒙皮上，取代原设计中的铝合金
