Luft- und Raumfahrtaluminium ist eine ultrahochfeste Aluminium-Knetlegierung, und Aluminiumprofile für die Luft- und Raumfahrt beziehen sich im Allgemeinen auf Profile aus Aluminiumlegierungen der 7er-Serie. Aluminiumlegierungen der 7er-Serie haben die höchste Härte unter allen Aluminiumlegierungen und werden derzeit häufig in der Luft- und Raumfahrtindustrie eingesetzt. Im Vergleich zu gewöhnlichen Aluminiumlegierungen stellen Aluminiumlegierungen, die in Flugzeugen verwendet werden, höhere Anforderungen an Festigkeit, Härte, Zähigkeit, Ermüdungsbeständigkeit und Plastizität. Aluminiumlegierungen für die Luft- und Raumfahrt haben gute mechanische und Verarbeitungseigenschaften, eine gute Plastizität nach der Lösungsbehandlung und eine gute Wärmebehandlungsverfestigungswirkung, wobei im Allgemeinen eine hohe Festigkeit unter 150 °C (oder sogar höher) aufrechterhalten wird; Sie verfügen außerdem über eine gute Zähigkeit, was sie zu idealen Strukturmaterialien für die Luft- und Raumfahrt macht. und sie verwenden kaltbehandelte Schmiedelegierungen, was zu einer hohen Festigkeit führt.
1. Produktvorteile
Der Erfolg der Aluminiumlegierungen der 7er-Serie für die Luft- und Raumfahrt liegt nicht einfach im Streben nach der höchsten Leistungskennzahl, sondern darin, ein perfektes Gleichgewicht dreier Schlüsseleigenschaften zu erreichen: Festigkeit, Zähigkeit und Korrosionsbeständigkeit. Damit werden die Kernanforderungen moderner Flugzeuge an Gewichtsreduzierung, Sicherheit und lange Lebensdauer erfüllt.
1.1 Hervorragende Kombination aus hoher Festigkeit und hoher Zähigkeit: Im Vergleich zur klassischen 7075-Legierung behält 7050 eine hohe Festigkeit bei und weist gleichzeitig eine überlegene Bruchzähigkeit auf. Dies bedeutet, dass es der Rissausbreitung besser widersteht und die strukturelle Sicherheit und Haltbarkeit verbessert.
1.2 Hervorragende Beständigkeit gegen Spannungsrisskorrosion: Dies ist einer der bedeutendsten Vorteile der 7050-Legierung. Sein spezieller Überalterungs-Wärmebehandlungszustand T7451 verbessert die Widerstandsfähigkeit gegen Belastung und Korrosion sowohl in stressigen als auch in korrosiven Umgebungen erheblich. Aufgrund seiner hohen Widerstandsfähigkeit gegen Rissbildung unter Belastung eignet es sich besonders für den Langzeiteinsatz in rauen Umgebungen wie der Meeresatmosphäre.
1.3 Ausgezeichnetes Ermüdungsverhalten: Als Strukturbauteil in der Luft- und Raumfahrtindustrie muss es häufigen zyklischen Belastungen standhalten. 7050-T7451 weist eine ausgezeichnete Ermüdungsbeständigkeit auf und hält jahrelangen Flugstarts und -landungen sowie Luftströmungsstößen stand.
1.4 Hohe Härtbarkeit: Selbst in dickeren Abschnitten (wie dicken Blechen und Schmiedestücken) erreicht diese Legierung nach der Wärmebehandlung gleichmäßige und tiefe mechanische Eigenschaften und gewährleistet so die Konstanz der Gesamtleistung großer Strukturbauteile.
1.5 Gute Bearbeitbarkeit: Im geglühten Zustand lässt es sich leicht bearbeiten und nach dem Formen kann es durch Wärmebehandlung seine endgültige Festigkeit erreichen, was die Herstellung von Teilen mit komplexen Formen erleichtert.
2. Technische Parameter
Es gehört zur Al-Zn-Mg-Cu-Legierungsreihe und ist für seine hervorragende Festigkeit, hervorragende Beständigkeit gegen Spannungsrisskorrosion und gute Zähigkeit bekannt.
2.1 Zink: Gehalt ca. 5,0–8,5 %. Es ist das wichtigste und stärkste Verstärkungselement in den 7er-Legierungen. Zusammen mit Magnesium und Kupfer bildet es hochwirksame Festigungsphasen wie MgZn₂ (η- und T-Phase).
2.2 Magnesium: Gehalt ca. 1,5–2,8 %. Durch die synergetische Zusammenarbeit mit Zink ist es der Schlüssel zum Erreichen einer ultrahohen Festigkeit.
2.3 Kupfer: Gehalt ca. 1,0–2,5 %. Neben seiner eigenen Verstärkungswirkung verbessert es die Spannungsrisskorrosionsbeständigkeit und Härtbarkeit der 7er-Legierungen deutlich.
2,4 Zrkonium: Gehalt etwa 0,05–0,15 %. Es ersetzt Chrom in Legierungen der frühen 7er-Serie. Es bildet dispergierte Al₃Zr-Partikel, die die Rekristallisation wirksam hemmen, die Körner verfeinern und die Zähigkeit und Ermüdungsbeständigkeit verbessern.
2.5 Chrom, Mangan und Titan: Wird auch häufig zur Steuerung der Kornstruktur und Rekristallisation verwendet.
3. Produktverwendungen
„Kernstrukturen für die Luft- und Raumfahrt“ Dies ist der wichtigste und kritischste Anwendungsbereich für Aluminiumbleche der 7er-Serie. Ihre Hauptfunktion besteht darin, kritische Strukturkomponenten zu sein, die üblicherweise in den wichtigsten tragenden Strukturen von Flugzeugen wie Flügelhaut, Rumpfrahmen, Stringern und Kielträgern verwendet werden und die langfristige strukturelle Integrität und Zuverlässigkeit in rauen Umgebungen aufrechterhalten.
3.1 Flügelstruktur:
Flügelhaut: Trägt während des Fluges aerodynamische Kräfte und Biegemomente auf und erfordert Materialien mit extrem hoher Zugfestigkeit, Druckfestigkeit und Ermüdungsbeständigkeit. 7050-T7451 ist weit verbreitet.
Flügelspannweiten und Stringer: Als tragendes Hauptgerüst des Flügels, das eine hohe Festigkeit und gute Zähigkeit erfordert.
3.2 Rumpfstruktur:
Rumpfrahmen und Schotte: Behalten die Rumpfform bei und tragen verschiedene Lasten.
Rumpfkielträger: Die tragende Kernstruktur des unteren Rumpfes.
Schottwände und Bodenträger: Bieten interne Unterstützung und Festigkeit.
3.3 Heckstruktur: Haut, Rippen und Balken der horizontalen und vertikalen Heckflossen: Tragen die Lasten zur Steuerung und Stabilisierung des Flugzeugs.
3.4 Fahrwerk: Stützkomponenten und Türen des Fahrwerks bestehen in einigen Flugzeugen aus hochfesten Schmiedeteilen oder dicken Blechen aus einer Aluminiumlegierung der 7er-Serie.
3.5 Raumfahrzeuge: Wird für Raketentreibstofftanks, Zwischenstufenabschnitte und den Strukturrahmen von Satelliten und Raumstationen verwendet und nutzt seine hohe spezifische Festigkeit, um eine effektive Gewichtsreduzierung zu erreichen.
