Alliage d'aluminium pour l'aviation : Nouveaux matériaux, nouveaux équipements
L'aluminium, le magnésium, le titane et d'autres métaux de faible densité sont généralement appelés métaux légers, et les alliages d'aluminium, de magnésium et de titane correspondants sont appelés alliages légers. Les excellentes propriétés spéciales et le potentiel de développement des alliages légers font que le monde accorde de plus en plus d'attention à la recherche, au développement et à l'application de ces alliages.
Qu'est-ce que l'alliage d'aluminium aéronautique ?
L'aluminium aéronautique est un alliage d'aluminium à très haute résistance à la déformation, largement utilisé dans l'industrie aéronautique. Par rapport aux alliages d'aluminium ordinaires, les alliages d'aluminium utilisés dans l'aéronautique ont des exigences plus élevées en matière de résistance, de dureté, de ténacité, de résistance à la fatigue et de plasticité. L'alliage d'aluminium pour l'aviation possède de bonnes propriétés mécaniques et de traitement, ainsi qu'une résistance élevée et une bonne ténacité à 150 ℃ (ou plus), ce qui est idéal pour les matériaux de structure aéronautique.
La caractéristique la plus remarquable de l'alliage d'aluminium pour l'aviation est que sa résistance peut être améliorée par un traitement thermique de déformation. Le traitement thermique de déformation est un processus complet qui combine le renforcement de la déformation plastique avec le renforcement du changement de phase pendant le traitement thermique afin d'unifier le processus de formation et les propriétés de formation. Au cours de la déformation plastique de l'alliage aéronautique, la densité des défauts dans le cristal augmente et ces défauts entraînent une modification de la microstructure du matériau. Au cours du processus de déformation plastique de l'alliage d'aluminium, les changements de structure cristalline tels que la récupération dynamique, la recristallisation dynamique, la recristallisation sous-dynamique, la recristallisation statique et la récupération statique se produiront. Si ces changements de structure cristalline sont contrôlés correctement, les propriétés mécaniques du matériau seront améliorées de manière significative et la durée de vie du matériau sera accrue.
Classification des alliages d'aluminium pour l'aviation
Il existe de nombreuses méthodes de classification des alliages d'aluminium, qui peuvent être divisées en alliages d'aluminium de déformation et en alliages d'aluminium de coulée. L'alliage d'aluminium de déformation peut supporter le traitement sous pression et peut être transformé en une variété de formes, de spécifications d'alliage d'aluminium, qui est principalement utilisé pour la fabrication d'équipements aéronautiques.
L'alliage d'aluminium de déformation peut être divisé en alliage d'aluminium renforcé sans traitement thermique et en alliage d'aluminium renforcé par traitement thermique. Les propriétés mécaniques de l'alliage d'aluminium renforcé sans traitement thermique ne peuvent pas être améliorées par le traitement thermique, mais peuvent seulement être renforcées par la déformation par usinage à froid. Il s'agit principalement d'aluminium de haute pureté, d'aluminium industriel de haute pureté, d'aluminium industriel pur et d'aluminium antitrust, etc. L'alliage d'aluminium renforcé par traitement thermique peut améliorer ses propriétés mécaniques par trempe et vieillissement. Il peut être divisé en aluminium dur, aluminium forgé, aluminium super dur et alliage d'aluminium spécial.
Application de l'alliage d'aluminium pour l'aviation
Selon les données expérimentales, le coût de lancement sera réduit d'environ 20 000 dollars pour chaque perte de poids de 1 kg du véhicule spatial entrant dans l'air. Si le poids du chasseur est réduit de 15 %, le rayon d'action du vol peut être réduit de 15 %, le rayon d'action augmenté de 20 % et la charge utile augmentée de 30 %. C'est pourquoi le monde attache une grande importance à la recherche et au développement de matériaux structurels légers pour l'aérospatiale.
L'alliage d'aluminium aéronautique est largement utilisé dans le domaine de l'aviation et de l'aérospatiale en raison de ses avantages uniques tels que sa faible densité, sa résistance modérée, sa facilité de traitement et de formage, sa forte résistance à la corrosion, l'abondance de ses ressources et sa forte recyclabilité. La peau, les poutres, les nervures, les poutrelles, les entretoises et le train d'atterrissage des avions peuvent être fabriqués en aluminium, et la quantité d'aluminium utilisée varie d'un avion à l'autre. En raison de son faible prix, l'alliage d'aluminium est largement utilisé dans les avions civils qui se concentrent sur les avantages économiques. Par exemple, l'alliage d'aluminium utilisé dans le Boeing 767 représente environ 81 % du poids de la carlingue. Certains alliages d'aluminium utilisés dans l'aviation ont de bonnes propriétés cryogéniques et peuvent fonctionner dans des environnements d'hydrogène et d'oxygène liquides, ce qui en fait des matériaux idéaux pour la fabrication de fusées à liquide. Par exemple, les réservoirs de carburant, les réservoirs d'oxydant, les sections interréservoirs, les sections interétages, les sections de queue et les capsules d'instruments de la fusée porteuse Saturn 5 qui a lancé le vaisseau spatial Apollo sont tous fabriqués à partir d'alliages d'aluminium d'aviation.
À l'heure actuelle, les principaux matériaux en alliage d'aluminium utilisés dans l'aviation civile sont les pièces moulées en alliage d'aluminium, les pièces forgées en alliage d'aluminium, les profilés d'extrusion en alliage d'aluminium de grande section, les plaques épaisses en alliage d'aluminium et les alliages d'aluminium-lithium. Les principales applications de quelques grands types d'alliages d'aluminium sont les suivantes.
L'aluminium aviation 2024 est utilisé dans les pièces structurelles des avions ; l'alliage d'aluminium aviation 2048 est principalement utilisé pour la fabrication de pièces structurelles aérospatiales et de pièces structurelles d'armes ; l'alliage 2218 est principalement utilisé dans les moteurs d'avions et les pistons de moteurs diesel, les culasses de moteurs d'avions, les roues de moteurs à réaction et les anneaux de compresseurs ; l'alliage 2219 est utilisé pour le soudage de fusées aérospatiales, les réservoirs d'oxydation, la peau d'avions supersoniques et les pièces structurelles.
