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鎂合金在航空航天中的應(yīng)用之變形鎂合金
作者:   來源:   日期: 2013-04-27  人氣: 4862  【字體: T  T
鎂合金有很好的阻尼機能,吸收沖擊和振動的能力高,相宜制造承受沖擊載荷和振動的零部件。除了結(jié)構(gòu)上的用途外,鎂合金還有很多非結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用。


  MB8是鎂-錳系不可熱處理強化的變形鎂合金。該合金的工藝塑性低于中等強度的MB2MB3、MB8合金,因此出產(chǎn)的品種限于擠壓制品、鍛件和模鍛件。該合金可加工成板材、棒材、型材和外形復(fù)雜的鍛件、模鍛件,制成的零件可在150C以下長期工作和在200C下短時工作.


  鎂--鋯系合金 有MB15MB22MB25三種牌號,MB15MB25屬高強度鎂合金。室溫力學(xué)機能優(yōu)于MB8,可制成外形復(fù)雜的鍛件和模鍛件,用于制造飛機內(nèi)部構(gòu)件、艙門、壁板及導(dǎo)彈蒙皮等,可在150C以下長期工作,200C以下短時工作??稍?SPAN lang=EN-US>150C以下長期工作和在200C以下短時工作。合金中加入少量稀土元素鈰(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.15%~0.35%),使晶粒細(xì)化而改善了力學(xué)機能,合金強度比MB1進(jìn)步約40MPa。一下先容航空和航天用的鎂合金


  鎂合金在海洋天氣環(huán)境下抗侵蝕機能差,使其在航空產(chǎn)品上的應(yīng)用受到限制。 MB25室溫拉伸機能優(yōu)于MB15合金。鎂在鎳合金及銅合金冶煉中作為除氧劑和脫硫劑,在鋼鐵產(chǎn)業(yè)中作脫硫劑和球墨鑄鐵的球化劑,在鈹、鈦、鉿和鈾的冶煉頂用作還原劑。焊接機能良好,可采用氬弧焊合電阻焊。合金在室溫下工藝塑性差,高溫時塑性好,因此合金的壓力加工工序必需在加熱狀態(tài)下進(jìn)行。


  鎂-錳系合金 航空、航天用的MB8含有少量稀土鈰(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.15%~0.35%),是不可熱處理強化的合金,具有較高的耐侵蝕機能,沒有應(yīng)力侵蝕傾向,焊接機能良好,可制成各種規(guī)格外形的半成品(板、棒、型和鍛件),用于制造飛機蒙皮、壁板以及汽油、滑油系統(tǒng)的零件,可在200 C以下長期工作和在250C以下短時工作。該合金可以制成品種多樣餓變形半成品,可用于飛機蒙皮和壁板以及汽油和滑油系統(tǒng)的零件。根據(jù)美國宇航結(jié)構(gòu)金屬手冊宣布的實驗數(shù)據(jù)表明,AZ91E矚鎂合金的抗蝕機能已接近歐美國家航空上廣泛應(yīng)用的A357鍛造鋁合金的抗蝕機能,這將對鎂合金在航空上的擴大應(yīng)用有重要意義。制成的零件可在200C以下長期工作和在250C以下短時工作。同樣俄羅斯也研究出了高純鍛造鎂合金并已成功地應(yīng)用于航空產(chǎn)品上。 MB15MB25合金切削加工機能良好,焊接機能差。因此航空器特別是導(dǎo)彈、衛(wèi)星以及航天飛機大量應(yīng)用各種變形鎂合金。合金的切削加工機能,焊接機能良好,有應(yīng)力侵蝕開裂傾向,且比MB2合金大。


  鎂合金是最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料,其密度為1.75~1.85g/cm2.用于航空、航天飛行器中可減輕結(jié)構(gòu)重量,用于高速運行的零件可減少慣性力。合金在室溫下工藝塑性差,高溫時工藝塑性好,因此零件的壓力加工成形需在加熱狀態(tài)下進(jìn)行,合金切削加工機能良好。此外,還可用來制作煙火。


  鎂合金分為變形合金和鍛造合金兩大類。該合金主要加工成板材用作飛機尾翼、艙門等部位的蒙皮、壁板及飛機內(nèi)部零件??捎糜?SPAN lang=EN-US>300C以下短時工作的宇航結(jié)構(gòu)零件。


  MB25是鎂---釔系高強度變形鎂合金,通常不經(jīng)熱處理,于熱擠壓或熱鍛壓狀態(tài)下使用,主要用于加工擠壓制品及模鍛件,室溫拉伸強度、屈服強度、高溫和勢強度均優(yōu)于高強度鎂合金MB15


  MB22是鎂---鋯系熱強變形鎂合金,主要制成板材,其室溫拉伸強度略高于MB3合金,高溫屈服強度,高溫瞬時強度和壓縮屈服強度顯著優(yōu)于其他鎂合金(如MB3、MB8)。鎂合金的強度和彈性模量比鋼、鋁合金低,但有高的比強度和比剛度,在相同重量的構(gòu)建中,采用鎂合金可使構(gòu)件獲得更高的剛度。鎂合金可用作為電池及蓄電池材料;鎂可用作鋁、鋅、鉛和其他有色合金中的合金元素。研究出相宜壓鑄的AZ91D和相宜砂型、金屬型和溶模鍛造的AZ91E高純鎂合金。鎂合金具有優(yōu)良的切削加工機能,有利于零件的機械加工成形。合金的切削加工機能、焊接機能良好,應(yīng)力侵蝕傾向小,耐蝕機能較好。這類合金用于制造飛機長桁、操縱系統(tǒng)的搖臂、支座等受力構(gòu)件,可在125C以下長期工作。合金具有較高的耐侵蝕性,沒有應(yīng)力侵蝕傾向。該合金可推薦用于300C以下短期工作的航空結(jié)構(gòu)件。國外在鎂合金的研究與應(yīng)用上,一直是致力于進(jìn)步鎂合金的抗蝕機能,主要是采取進(jìn)步鎂合金的純度的途徑,美國對航空上應(yīng)用較多的AZ91鎂合金,采用進(jìn)步合金純度,最大程度降低合金中重金屬雜質(zhì)銅、鎳、鐵的含量。在應(yīng)力下稍有侵蝕傾向,與MB3比,MB2的應(yīng)力侵蝕傾向更小。


MB2是鎂--鋅系不可熱處理強化的變形鎂合金??捎糜?SPAN lang=EN-US>125C以下工作的零件,如飛機長桁、操作系統(tǒng)零件、航空輪轂等。 “德熱米奈”飛船的啟動火箭“鼎力神”中曾使用了600kg左右的變形鎂合金;“季斯卡維列爾”衛(wèi)星中使用了675kg的變形鎂合金;直徑1m“維熱爾”火箭殼體是用鎂合金擠壓管材制造的;戰(zhàn)術(shù)航空導(dǎo)彈的艙段,副翼蒙皮、壁板、加強框、舵面,隔框等厚件,誘餌魚雷殼體,以及雷達(dá),衛(wèi)星上用的井字梁,也都大量采用變形鎂合


  合金的塑性、韌性及耐侵蝕機能與鎂合金MB15相近。


  MB15是鎂--鋯系可熱處理強化的高強度變形鎂合金。


  MB3是鎂--鋅系不可熱處理強化的變形鎂合金,該合金的室溫強度高于MB2合金,但室溫下工藝塑性差,高溫時工藝塑性好,因此零件成形需在加熱狀態(tài)下進(jìn)行。例如B-36重型轟炸機每架使用4086kg的鎂合金薄板,噴氣式殲擊機“洛克希德F-80”的機翼也是用鎂合金制造的,因為采用了鎂板,使結(jié)構(gòu)零件的數(shù)目從47758個減少到16050個;Talon超音速教練機有11%的機身是由鎂制成的(360lb的板材,280lb的鑄件和少量擠壓件、板材和管材);B-52轟炸機用了3600lb的鎂合金(其中199件擠壓件、19件鍛件、542件砂型鑄件和380lb的板材);Falon GAR-1空對空導(dǎo)彈有90%的結(jié)構(gòu)采用鎂合金制造,其中彈身是由0.04mAZ31B-H24板軋制而成,縱向焊接,然后拉深成形??纱娌块T中等強度的鋁合金用于飛機的受力構(gòu)件,是目前宇航產(chǎn)業(yè)中新型的結(jié)構(gòu)材料。因為合金焊接機能較差,不推薦用作焊接零件。


鎂合金在航空航天中的應(yīng)用之變形鎂合金



。切削加工及焊接機能良好,易于氬弧焊合電阻焊。 MB22是含有高釔(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.9%~3.5%)的鎂--鋯系合金,主要制成厚板,其室溫強度略高于MB3合金,室溫拉伸屈服強度和壓縮屈服強度、高溫瞬時強度顯著優(yōu)于其他鎂合金(如MB2MB3、MB8),合金有良好的成形和焊接機能,無應(yīng)力侵蝕傾向。合金熱成形后通常在人工時效狀態(tài)下使用,其室溫強度、屈服強度優(yōu)于其他鎂合金,且切削加工機能良好,但焊接機能較差。


  鎂--鋅系合金 有MB2MB3,都是不可熱處理強化的合金。合金具有良好的成形和焊接機能,無應(yīng)力侵蝕傾向。因為鎂及其合金具有高的負(fù)電性,可作為犧牲陽極材料,防止其他金屬的侵蝕,保護(hù)重要的金屬構(gòu)件不受侵蝕而破壞。


  與鍛造鎂合金比擬,變形鎂合金在組織上更細(xì)、成分上更平均、內(nèi)部更致密,因此變形鎂合金比鍛造鎂合金具有高強度和高伸長率等長處,同時在知足相同工作前提下比變形鋁合金更輕。因為工藝塑性低于中等強度的MB2MB3、MB8合金,因此出產(chǎn)的品種限于擠壓制品、鍛件和模鍛件。

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