آلیاژهای آلومینیوم برای صنعت هوا فضا

استفاده از آلیاژهای آلومینیوم برای هوافضا سابقه طولانی و موفقی دارد. در اوایل قرن نوزدهم ، كنت فردیناند زپلین از آن برای ساخت فریم های هواپیمای نمادین خود استفاده می كرد، این نشان دهنده وزن سبک ، مقاومت و مقاومت بالای آلومینیوم در برابر خوردگی است. با گذشت بیش از یک قرن ، این فلز بیشترین استفاده را در هوا دارد. مارتا دانیلنکو، در این مقاله قصد داریم درباره آلیاژهای آلومینیوم متداول مورد استفاده در مهندسی هوا فضا و کاربردهای آنها و همچنین برخی از مواردی که کمتر شناخته شده اند ، و اینکه آینده مواد هوافضا چیست ، توضیح دهیم.

تاریخچه‌ای کوتاه درباره استفاده از آلومینیوم در صنعت هوافضا

برادران رایت در اولین پرواز سرنشین دار خود در سال 1903 آلومینیوم را برای بلوک سیلندر و سایر قطعات موتور استفاده کردند. همچنین اولین باری بود که آلیاژ آلومینیوم با حرارت تقویت می شد، این کشف باعث استفاده فراگیر آلومینیوم در مهندسی هوافضا شد. در طول سالها ، این فلز سبک و انعطاف پذیر در صنعت هوافضا بیشتر مورد استفاده قرار گرفت. ظهور جتها و پروازهای بین المللی طولانی مدت به این معنی بود که پوسته و قطعات موتور باید بسیار با دوام بوده و در برابر سرعت و پروازهای طولانی مقاوم باشند. مجموع این نیازها منجر به تولید و استفاده از آلیاژهای مختلف آلومینیوم شد.

آلیاژهای آلومینیوم پرمصرف در صنعت هوافضا

 آلیاژ آلومینیوم 2024 دارای محبوبیت زیادی در مهندسی هوافضا است. 2014 یک فلز مقاوم برای جوشکاری می‌باشد. با این حال، در برابر خوردگی مقاومت ضعیفی دارد ، به همین علت اغلب در ساختار داخلی یا چارچوب هواپیما به جای پوسته استفاده می شود.

احتمالاً پرکاربردترین آلیاژ هواپیماها آلیاژ 2024 است که پس از آزمایشاتی و با مقدار کمی تغییر شکل و افزایش مقاومت تولید شد. از این آلیاژ درجه یک با مقاومت عالی، به دلیل مقاومت کششی بالای تقریباً 470 مگاپاسکال ، در فرم های ورق مانند بدنه و بال استفاده می شود.

از بین آلیاژهای آلومینیوم، 5052 بالاترین مقاومت را دارد و بسیار شکل پذیر است، بنابراین می تواند به اشکال مختلفی شکل بگیرد. همچنین بسیار مقاوم در برابر خوردگی است. آلیاژ آلومینیوم 6061 در هواپیماهای سبک ، به ویژه در هواپیماهای خانگی مورد استفاده قرار می‌گیرد. آلیاژ آلومینیوم 6061 به راحتی جوش داده و دستکاری می شود ، بسیار سبک و نسبتاً قوی است و آن را برای بدنه و بال ایده آل می کند.

همچنین بخوانید: کاربرد آلومینیوم در زندگی روزمره

آلیاژ 7050 مقاومت در برابر خوردگی بالایی دارد و در مقاطع گسترده مقاومت را حفظ می کند و باعث مقاومت بیشتر در برابر شکستگی نسبت به سایر آلیاژها می شود. این آلیاژ معمولاً در پوست بال و بدنه ، به ویژه در هواپیماهای نظامی استفاده می شود. آلیاژ آلومینیوم 7068 قوی ترین آلیاژ موجود امروز است. قدرت و جرم کم ، آن را برای هواپیماهای نظامی که باید در برابر شرایط سخت و حملات مقاومت کنند ، مناسب می کند.

آلیاژ 7075 با مقاومت مشابه فولاد به دلیل سطح بالای روی ، از مقاومت بسیار خوبی برخوردار است. می توان آن را به راحتی ماشین کاری کرد ، و همین امر آن را به گزینه ای محبوب برای هواپیماهای جنگنده در جنگ جهانی دوم تبدیل کرد. از جمله جنگنده میتسوبیشی A6M Zero که توسط نیروی دریایی امپراطوری ژاپن بین سالهای 1940 و 1945 توسط ناوگان سلطنتی ژاپن استفاده می شد.البته هنوز هم به طور مکرر در هواپیماهای نظامی استفاده می شود.

آلیاژهای آلومینیوم کم مصرف در صنعت هوافضا

 آلیاژ آلومینیوم 2219 که حداکثر مقاومت را در دماهای بالا فراهم می کند برای مخزن سوخت خارجی در اولین شاتل فضایی کلمبیا که با موفقیت پرتاب شد استفاده گردید. قابلیت جوش پذیری خوبی دارد اما جوش ها برای حفظ مقاومت در برابر خوردگی به عملیات حرارتی نیاز دارند. آلیاژ 6063 در جزئیات دقیق هواپیما استفاده می شود ، عمدتا برای کارهای زیبایی و طراحی داخلی استفاده می شود. الیته این آلیاژ در درجه اول برای اکستروژن پیچیده استفاده می گردد. به دلیل استحکام  در برابر شکستگی و خستگی بسیار مقاوم است. آلیاژ 7475 گاهی اوقات در حفره های بدنه هواپیماهای بزرگتر مورد استفاده قرار می‌گیرد.

چشم انداز آینده درمورد آلیاژهای آلومینیوم

 کارشناسان صنعت چشم انداز مثبتی در مورد آینده آلیاژهای آلومینیوم در صنعت هوا فضا دارند. پیش بینی تقاضا برای آلومینیوم در دهه آینده دو برابر خواهد شد. تا سال 2025 ، تقاضای جهانی 80 میلیون تن وجود دارد، بنابراین صنعت هوافضا به طور فزاینده ای به دنبال آلیاژهای بازیافتی برای تأمین تقاضای زیاد است.

همچنین فشار برای نوآوری در مواد استفاده شده و همچنین ساختار طراحی هواپیماها، به عنوان مثال ، آلیاژهای آلومینیوم-لیتیوم که به تازگی تولید شده اند می توانند وزن هواپیماها را کاهش دهند و عملکرد آنها را بهبود بخشند. آلیاژهای آلومینیوم-لیتیوم به دلیل تراکم کم ، مدول خاص بالا و مقاومت عالی در برابر دماهای برودتی ، مواد پیشرفته ای هستند. با درگیری بیشتر کشورهای در حال توسعه در صنعت هوافضا و با افزایش سرمایه گذاری ، در طول سالهای آینده نوآوری بیشتری در آلیاژهای آلومینیوم ایجاد خواهد شد.