《航空材料无损检测》课件-航空金属材料-铝、镁及其合金

航空金属材料-铝、镁及其合金航空材料无损检测飞机上的合金材料主要有铝合金、镁合金、钛合金和镍钼钨合金等，其中铝合金材料占飞机用料50%~70%，镁合金材料占飞机用料5%~10%。01铝及铝合金02变形铝合金03铸造铝合金04铝合金在航空工业中的应用目录CONTENTS05镁及镁合金06变形镁合金07铸造镁合金08镁合金在航空工业中的应用铝及铝合金PART–01一、铝及铝合金铝具有银白色的金属光泽。主要特性是轻，相对密度只有钢铁的1/3，比强度高。铝的强度随温度降低而增大。即使温度降低到-198℃，铝并不变脆。铝是一种优良的导电材料。铝具有良好的导热性能、良好的光和热的反射能力。铝易于加工，可压成薄板或铝箔、拉成铝线、挤压成各种异型的材料。铝可用一般的方法切割、钻孔和焊接。铝合金是指以铝为基加入其他元素组成的合金。铝合金的密度为强度范围较宽（σ0为110MPa-700MPa），比强度接近合金钢，比刚度超过钢有良好的铸造性能和塑性加工性能，良好的导电、导热性能和抗腐蚀性。可焊接，但焊接强度降低近一半，且由于传热速度快，易变形。一、铝及铝合金纯铝棒铝合金一、铝及铝合金按其成分和生产工艺，铝合金一般分成变形铝合金和铸造铝合金两大类。变形铝合金是先将合金配料熔铸成坯锭，再进行塑性变形加工，通过轧制、挤压、拉伸、锻造等方法制成各种塑性加工制品。铸造铝合金是将配料熔炼后用砂模、铁模、熔模和压铸法等直接铸成各种零部件的毛坯。此外，变形铝合金还按其能否通过热处理来进行沉淀强化，而分成不能热处理强化的铝合金和可以热处理强化的铝合金。铸造铝合金变形铝合金变形铝合金PART–02二、变形铝合金变形铝合金又称“可压力加工铝合金”。是以轧制、挤压、锻造、拉丝等工艺制造各形状和尺寸的半成品铝合金。其中（按照旧牌号）包括：硬铝合金（LY系列）、锻铝合金（LD系列）、超硬铝合金（LC系列）、防锈铝合金(LF系列)、特殊铝合金（LT系列）。二、变形铝合金（一）硬铝合金属热处理强化类铝合金，具有较高的机械性能，以LY表示，如LY12等。硬铝合金又分普通硬铝（铝-铜-镁系合金）如LY10、LY11、LY12等，和耐热硬铝（铝-铜-锰系合金）如LY16、LY17等。前者可制作铆钉、一般结构件和飞机主承力构件，后者可制作350℃以下工作的压气机叶片、压气机盘、焊接件、锻件和模锻件。铝合金横梁压气机叶片二、变形铝合金（二）超硬铝合金也称高强度铝合金。目前在铝合金中具有最高的力学性能，一般拉伸强度为500MPa-700MPa。如铝一铜一镁一锌系的LC3、LC4、LC6、LC9等。可制作形状复杂的锻件和模锻件，如浆叶、大梁、起落架和蒙皮等。铝合金横梁压气机叶片二、变形铝合金（三）锻铝合金在锻造范围内具有优良的塑性，可制造形状复杂锻件的铝合金。如铝一镁一硅系的LD2，铝一镁一硅一铜系的LD5、LD6、LD10，铝一铜一镁一铁一镍系的LD7、LD8等。后者可用于制造活塞、叶片、导轮及其他在较高温度下工作的部件。防锈铝合金锻铝合金二、变形铝合金（四）防锈铝合金大气、水和油等介质中具有较好抗腐蚀性能的铝合金。如LF3、LF21等。不能热处理强化，只能冷作硬化。适于制造承受轻载荷的深拉伸零件、焊接零件和腐蚀介质中工作的零件。我国变形铝及铝合金牌号表示方法从1997年1月1日开始使用新标准：在过渡期间，（前面介绍的）过去使用的牌号仍可继续使用，自然过渡，暂不限定过渡时间。防锈铝合金锻铝合金铸造铝合金PART–03三、铸造铝合金铸造铝合金是采用铸造工艺直接获得所需零件所使用的铝合金。要求它有理想的铸造性：良好的流动性、较小的收缩、热裂及冷裂倾向性，较小的偏析和吸气性。铸造铝合金的元素含量一般高于相应变形铝合金的元素，多数合金接近共晶成分。按主要加入的元素，铸造铝合金可分为四个系列：铝硅系、铝铜系、铝镁系和铝锌系。采用ZL+3位数字标记法：第一位数字表示合金系，其中1表示铝硅系、2表示铝铜系、3表示铝镁系、4表示铝锌系，第二、三位数字表示合金序号。优质合金，在代号后面标注大写字母“A”。如ZA1Si7MgA牌号的优质铸造铝合金的代号是ZL101A。三、铸造铝合金27%硅铝合金铝铜合金铝镁合金三、铸造铝合金

根据合金的使用特性，铸造铝合金可分为：耐热铸造铝合金、气密铸造铝合金、耐蚀铸造铝合金和可焊接铸造铝合金。三、铸造铝合金（一）耐热铸造铝合金具有高的高温持久强度、抗蠕变性能和良好的组织热稳定性的铸造铝合金。如ZL201合金。高压阀门内燃机活塞（二）气密铸造铝合金能承受高压气体或液体作用而不渗漏的铸造铝合金。如ZL102、ZL104、ZL105等。用于制造高压阀门、泵壳体等零件和在高压介质中工作的部件。三、铸造铝合金（三）耐蚀铸造铝合金用于制造在腐蚀条件下工作的零部件的铸造铝合金。有良好的耐蚀性和足够高的力学性能。如ZL301等。广泛用于船舶工业和内燃机的活塞。高压阀门内燃机活塞（四）可焊接铸造铝合金以焊接性能为主要指标的铸造铝合金，一般同时具有良好的气密性和强度。如ZL101、ZL102、ZL103、ZL106、ZL111等。用于焊接结构。铝合金在航空工业中的应用PART–04四、铝合金在航空工业中的应用铝合金密度小、延性好、耐腐蚀、易加工、价格便宜，几乎从上世纪30年代开始，人们就企图用铝合金制造飞机。长期以来，铝合金一直被大量用于制造飞机机体结构，铝合金在飞机上用作蒙皮、框架、桁条、主梁、前梁、翼梁、起落架零件及导管、铆钉等；在航空发动机中用作叶片、叶轮、压气机盘、机匣和安装边；在附件里用作螺旋桨叶、作动筒零件、紧固件等。近年来，纤维增强树脂基复合材料在飞机机体结构的应用日益增多，但是铝合金至今仍是飞机机体结构的主要结构材料。铝合金在目前的民用飞机结构上的用量约为70~80%，在军用飞机结构上的用量约为40~60%。在最新型的B777客机上，铝合金占机体结构重量的70%。一些最新型的军用飞机（F22、B22）结构上大量应用纤维增强树脂基复合材料和钛合金，铝合金用量已降到20%以下。四、铝合金在航空工业中的应用F22压气机盘镁及镁合金PART–05五、镁及镁合金镁的元素符号为Mg，原子序数12，原子量24.32，密度1.738g/cm³。镁是银白色金属,密排六方晶铬，无同素异形转变。镁的强度比铝低，但比强度和比刚度比其他任何金属都高。镁的弹性模量小、塑性变形能力差。高压阀门高压阀门五、镁及镁合金镁合金是以镁为基、添加一种或一种以上其他元素组成的合金。镁合金铸造工艺能满足零部件结构复杂的要求，能铸造出外形上难以进行机械加工、刚度高的零部件。镁合金具有优良的切削加工性能、很高的振动阻尼容量，能承受冲击载荷，可制作承受振动的部件。镁合金按加工工艺分为变形镁合金和铸造镁合金。高压阀门高压阀门变形镁合金PART–06六、变形镁合金可以塑性加工制造成板、棒、型、管、带、线等镁材和锻件的镁合金。工业用变形镁合金按其接受热处理的强化效果可分为可热处理强化合金（如MB7、MB15等）与不能热处理强化合金（MB1、MB2、MB3、MB5、MB8等）；按镁合金主要成分可分为：镁锰系合金、镁铝锌系合金、镁锌锆系合金、镁钍系耐热合金、镁锌锆稀土系合金、镁锂系合金、镁锰稀土系合金。我国变形镁合金的牌号以MB后尾随数字表示；数字表示合金的顺序号。如Mg-Al-Zn—Mn系的变形镁合金的代号有MB2、MB5、MB7等。六、变形镁合金MB2MB15MB8铸造镁合金PART–07七、铸造镁合金适于用铸造方法生产零部件的镁合金。按合金化学成分可分为：镁铝锌系铸造镁合金、镁锌锆系铸造镁合金、镁稀土锆系铸造镁合金。我国铸造镁合金代号由字母ZM及其后面的数字组成，数字表示合金的顺序号，如ZMgZn4RE1Zr牌号