Al-Li合金.docx

铝锂合金科技名词定义中文名称：铝锂合金英文名称：aluminium lithium alloy定义：以锂为主要合金元素的新型铝合金。最大特点是密度低，比强度、比刚度高，耐热性和抗应力腐蚀性能好，可进行热处理强化。应用学科：航空科技（一级学科）；航空材料（二级学科）目录基本概述1. 铝锂合金是航空技术一种新材料2. 铝锂合金优点发展历程军事应用1. 铝锂合金的航空应用2. 铝锂合金的航天应用基本概述1. 铝锂合金是航空技术一种新材料2. 铝锂合金优点发展历程军事应用1. 铝锂合金的航空应用2. 铝锂合金的航天应用展开编辑本段基本概述铝锂合金是航空技术一种新材料新材料是航空航天技术的重要基础，航空航天技术的发展又不断对材料科学提出新的问题和要求。铝锂合金是近十几年来航空金属材料中发展最为迅速的一个领域。铝锂合金优点 锂是世界上最轻的金属元素。把锂作为合金元素加到金属铝中，就形成了铝锂合金。加入锂之后，可以降低合金的比重，增加刚度，同时仍然保持较高的强度、较 好的抗腐蚀性和抗疲劳性以及适宜的延展性。因为这些特性，这种新型合金受到了航空、航天以及航海业的广泛关注。正是由于这种合金的许多优点，吸引着许多科 学家对它进行研究，铝锂合金的开发事业犹如雨后春笋般迅速发展起来了。编辑本段发展历程1983年在巴黎国际航空博览会上，世界上两家最大的铝合金生产企业英国阿尔康铝业公司和美国阿尔考铝业公司，同时宣布研制成功新的革命性材料铝锂合金。专家们认为，铝锂合金是从1943年发明铝锌系高强合金以来，铝合金研究和开发的又一个里程碑。 其实，铝锂合金并不是个新鲜概念。对这种材料的认识经历了相当长的时间。由于锂的比重小，在铝 中的溶解度高，长期以来人们就把锂看作铝的亲密合作伙伴。早在本世纪20年代，科技工作者就对铝锂合金进行过许多评论。1924年，德国研制成功一种工业 铝锂合金司克龙。这是一种仅含01%锂的铝锌合金。它的机械性能比当时盛行的铝镁合金杜拉铝要稍好一些。由于当时杜拉铝已得到公认，所以影响了 司克龙合金应受到的广泛重视。1943年，高强度的铝锌镁铜合金问世，再一次低估了铝锂合金的工业价值。1957年，英国研制成功了含锂1.1%的X- 2020铝合金。这种合金用于美国舰载超音速攻击机的机翼和水平尾翼的蒙皮上，取代原设计中的铝合金后，RA-5C飞机的重量减轻6%。原苏联的科技工作 者同时也研制出了一种含锂2%的铝合金。又经过10年徘徊，到1967年发生了世界范围的能源危机后，各国又重新开始大规模研究铝锂合金。由于冶金技术和相关技术的发展，使含锂量更大、比重更小、强度更高的铝钾合金的出现成为可能。据认为，目前许多先进的战斗机和民航飞机大都采用了这种合金。铝锂合金的成本大约只是碳纤维增强塑料的1/10。如果采用铝锂合金制造波音飞机，重量可以减轻146%，燃料节省54%，飞机成本将下降21%，每架飞机每年 的飞行费用将降低22%。可以预料，随着材料科学的发展，将有越来越多的新型合金进入航空航天业、各个工业部门及千家万户。编辑本段军事应用 铝锂合金主要为飞机和航空航天设备的减重而研制的，因此也主要应用与航空航天领域，还应用于军械和核反应堆用材，坦克穿甲弹，鱼雷和其它兵器结构件方面，此外在汽车、机器人等领域也有充分运用。从20世纪30年代开始，德、美、英、前苏联对Al-Li合金进行研制，但是真正具有商业价值的是1957年 美国Alcoa公司研制成功的含锂1.1%的2020合金，用于制造海军TA5CVigitante飞机的机翼蒙皮和尾翼的水平安定面。目前主要使用的 铝锂合金有2系（Al-Li-Cu-Zr）和8系（Al-Li-Cu-Mg-Zr）等10余种牌号，最大铸锭规格达到25t以上，其轧制、挤 压和锻造的加工技术已达到常规铝合金的水平。铝锂合金的航空应用Al-Li合金已经在军用飞机、民用客机和直升飞机上使用或试用，主要用于机身框架、襟翼翼肋，垂直安定面、整流罩、进气道唇口、舱门、燃油箱等等。 早在20世纪50年代，美国就开发了x2020铝锂合金后来用来取代7075用于RA-SC预 警机。美国一公司将C-155铝锂合金用于波音777和空中客车A330/340飞机的垂尾和平尾，该合金比普通铝合金有更好的抗疲劳性能和高的强度。其 中A330/340飞机每架使用Al-Li合金650kg，可使飞机减重达4250kg，可以提高有效载荷及降低燃料消耗。麦道公司的C-17运输机使用 了铝锂合金板材和挤压型材制造货舱的地板梁、襟翼副翼蒙皮等结构，用量达2.8t，比用普通铝合金减重208kg，法国幻影式战斗机上也大量应用铝锂合 金，其成本低于热固塑料和金属基复合材料。在1988年的时候，洛克希德马丁战术飞机系统公司、洛克希德马丁航空系统公司和雷诺兹金属公司就开始 AA2l97合金研制的联合计划，为军用歼击机隔板和舱壁生产重载厚板。1996年6月，雷诺兹金属公司开始售出第一批AA2l97合金板材，用于取代其 它材料制造美国空军F16飞机的后部隔板(舱壁)和其它零件。欧洲试验型战斗机EFA其前部所有薄板状零件皆由8090薄板制成，占所有材料的9%，驾 驶舱内使用了不少A1-Li合金，其中用A1-Li超塑成形工艺制造的电子设备室的盖板长达1.5m。英、意合作生产的大型直升机EH101上，其机身框 架、蒙皮和内部结构使用了相当多的A1Li合金板材和锻件，每架质量减轻200kg。而据估计，直升机在整个服役期间每减轻1kg增加经济效益高达 3000英镑。 在航空铝锂合金的研究和应用方面，前苏联及俄罗斯也一直处于世界的领先地位，比较有代表性的有 01420、01421（含钪）、01423（含钪）、01430、01440、01450等。早在20世纪70年代，前苏联就将铝锂合金用于制造雅克 36飞机的主要构件，包括机身蒙皮、尾翼、翼肋等，该飞机在恶劣的海洋气候条件下使用，性能良好。20世纪90年代初又在米格29和米格31飞机上 采用1420合金焊接结构，使减重效果进一步提高。米格29使用了1420合金薄板、模锻件、挤压壁板等制造机身、驾驶员座舱、油箱等，每架飞机铝锂合 金用量达3.8t。采用焊接油箱后减重达24%，其中12%是由于材料比重的降低，12%是由于焊接结构减少了铆钉、螺钉、密封剂和搭接部分而达到的。 1420合金在其它飞机，如运输机、客机、直升机上用量也相当可观。安124用量近8t，图204用量2.7t，米26用量1.8t，还有伊尔 86、安72等也都采用了A1-Li合金。近年来，Al-Li合金也大量用在苏27、苏35、苏37等战斗机上，以及远程导弹弹头壳体等。铝锂合金的航天应用对于航天飞行器结构，质量的减轻可增加有效载荷，而有效载荷每增加1kg可带来4,400110,000美元的效益。因此，由于Al-Li合金密度低、性能好的特点，在很多航天飞行器中都采用Al-Li合金结构。 美国洛克希德导弹和空间公司(LMSC)制造的飞行器使用低密度、中等强度和高刚度的材料，因 此大量采用Al-Li合金产品。从20世纪80年代中期开始，大量选用8090及普通加工方法生产各种锻件、厚板、薄板与挤压件。LMSC在大力神有效载 荷转接器上使用8090板材，减轻质量180kg。该公司使用AA2195合金生产的新的航天飞机“超轻型油箱”，长达47m，直径达8.4m，用于盛装 低温燃料和液态氢。AA2195合金的使用使油箱减轻5%（减重近3400kg），强度提高30%，有效地增加了有效载荷，节约成本约7500万美元。麦 道空间系统公司采用2090T81板材制成直径2.44m，长3.05m的低温箱，用于三角翼火箭盛放燃料和液氧的容器，质量减轻15%。美国通用动力 空间公司在阿特拉斯和半人马运载火箭上的三个部件采用2090合金，总量达70kg，质量较2024减轻8%。1997年12月的美国“奋进号”航天飞机 外贮箱采用2195代替2219，运载能力提高了3.4t。 Al-Li合金在俄罗斯的航天业中也有很多的应用。俄罗斯在1450合金基础上添加0.20%的Sc元素研制出1460合金，有更优良的性能，将其应用于大型运载火箭“能源号”的结构件上。此外，还用在其它火箭、“暴风雪”号航天飞机和空间站的结构件上。开放分类：航空科技，航空材料【中国铝业网】昨天，从上海航天技术研究院获悉，该院在天宫一号目标飞行器任务中承担了资源舱结构与总装、电源分系统、对接机构分系统、测控与通信分系统配套单机以及总体电路分系统资源舱电缆网的研制任务。资源舱“燃料”增多总重却减10%作为天宫一号的能量和动力之源资源舱，要与运载火箭和实验舱相连接，除了要确保连接可靠外，舱体内外还安装了多个分系统近200台设备以及大量管路、电缆等。这些对资源舱的结构设计、安装及测试都带来了很多难题。研制过程中采用了大量新技术，新工艺。从设计之初，资源舱就面临“减肥”的难题。因为此次资源舱携带的推进剂比之前神舟飞船增加了50%以上，但工程主体还是希望能为舱段实施减重。这样一来，之前采用的铝合金难以满足要求，首次采用了铝锂合金作为原材料，成功为舱段减重10%。 为了维持目标飞行器长期在轨要求，整器所携带的空气和氧气远大单艘飞船的携带量，为此环控与生保分系统采用了大容量高压复合材料气瓶进行气体储存。据 悉，这个气瓶充气前后直径方向变化较大，资源舱总装设计了具有一定弹性的气瓶安装条带，解决了气瓶难以安装的问题，大大减轻了气瓶安装支架重量，为整器减 重作出了贡献。铝锂合金 若把锂掺入铝中，就可生成铝锂合金。由于锂的密度比铝还低（0.535gcm-3），如果加入1% 锂，可使合金密度下降3%，弹性模量提高6%。近年来发展了一种铝锂合金，含锂2%3%，这种铝锂合金比一般铝合金强度提高20%24%，刚度提高 19%30%，相对密度降低到2.52.6。因此用铝锂合金制造飞机，可使飞机质量减轻15%20%，并能降低油耗和提高飞机性能。铝锂合金是很有 发展前途的合金。新材料是航空航天技术的重要基础，航空航天技术的发展又不断对材料科学提出新的间题和要求。铝锂合金是近十几年来航空金属材料中发展最为迅速的一个领域。锂是世界上最轻的元素。把金属锂作为合金元素加到金属铝中，就形成了铝锂合金。加入金属锂之后，可以降低合金的比重，增加刚度，同时仍然保持较高的强度、 较好的抗腐蚀性和抗疲劳性以及适宜的延展性。因为这些特性，这种新型合金受到了航空、航天以及航海业的广泛关注。正是由于这种合金的许多优点，吸引着许多 科学家对它进行研究，铝锂合金的开发事业犹如雨后春笋般迅速发展起来了。1983年在巴黎国际航空博览会上，世界上两家最大的铝合金生产企业英国阿尔康铝业公司和美国阿尔考铝业公司，同时宣布研制成功新的革命性材料铝锂合金。专家们认为，铝锂合金是从1943年发明铝锌系高强合金以来，铝合金研究和开发的又一个里程碑。其实，铝锂合金并不是个新鲜概念。对这种材料的认识经历了相当长的时间。由于锂的比重小，在铝中的溶解度高，长期以来人们就把锂看作铝的亲密合作伙伴。早在本世纪20年代，科技工作者就对铝锂合金进行过许多评论。1924年，德国研制成功一种工 业铝锂合金司克龙。这是一种仅含01锂的铝锌合金。它的机械性能比当时盛行的铝镁合金杜拉铝要稍好一些。由于当时杜拉铝已得到公认，所以影响 了司克龙合金应受到的广泛重视。1943年，高强度的铝锌镁铜合金问世，再一次低估了铝锂合金的工业价值。1957年，英国研制成功了含锂1.1的X- 2020铝合金。这种合金用于美国舰载超音速攻击机的机翼和水平尾翼的蒙皮上，取代原设计中的铝合金后，RA-5C飞机的重量减轻6。原苏联的科技工作 者同时也研制出了一种含锂2的铝合金。又经过10年徘徊，到1967年发生了世界范围的能源危机后，各国又重新开始大规模研究铝锂合金。由于冶金技术和 相关技术的发展，使含锂量更大、比重更小、强度更高的铝钾合金的出现成为可能。据认为，目前许多先进的战斗机和民航飞机大都采用了这种合金。铝锂合金的成 本大约只是碳纤维增强塑料的1/10。如果采用铝锂合金制造波音飞机，重量可以减轻146，燃料节省54，飞机成本将下降21，每架飞机每年 的飞行费用将降低22。可以预料，随着材料科学的发展，将有越来越多的新型合金进入航空航天业、各个工业部门及千家万户。Alcoa公司为787飞机提供减重之铝锂合金(图) 2007年05月14日 11:28 航空在线资料图：波音787型宽体客机英国飞行国际网站5月8日报道 波音787的复合材料占50%，仍存在超重3%的问题，Alcoa公司为此向波音公司提供新的铝锂合金以帮助波音787减重问题，这种新的铝锂合金是在过去18个月到2年之内开发的，用以代替传统铝合金以及某些钛合金。Alcoa已向波音787提供7085专利合金。铝锂合金有可能代替翼梁、发动机吊架上的零件。这种新合金先用于厚板开发而不是薄板。该公司也研究用铝锂合金代替787上的钛，这主要是由于钛的成本升高以及稀缺，因为787上钛占15%。尽管787大部用复合材料，但Alcoa公司的材料用在787上的总金额接近767，尽管转向铝锂合金不增加结构重量的比例，但提高了成本，因为这些新合金的成本高。(陈亚莉 责编洪山）相关专题：波音787飞机下线国内首次将铝锂合金用于国产大飞机C919机身制造发布时间:2010年12月02日 14:00 | 进入复兴论坛 | 来源：中广网张庆伟、谭瑞松、洪礼和揭幕C919机身等直段部段 中广网北京12月2日消息（记者费磊）C919大型客机铝锂合金机身等直段部段12月1日在中航工业洪都大飞机部装厂房顺利下线，这标志着中航工业洪都 参与C919大型客机研制工作迈出了坚实的第一步，是中航工业与江西省、中国商飞深化合作的又一重要成果，具有重要的里程碑意义。仪式由中航工业洪都董事长、总经理宋承志主持，中航工业洪都党委书记黄俊勇作了铝锂合金机身等直段部段研制工作汇报。中国商飞公司上飞院副院长韩克岑宣布了对等直段部段的验收结论。 等直段是C919大型客机七大部段之一，位于大飞机前机身，是宽度相等的筒状结构部段，全长7.45米，宽4.2米，高4.2米。部段采用铝锂合金材 料，这在国内民机应用上尚属首次。中航工业洪都作为C919大型客机前机身和中后机身的主供应商，等直段部段样件是其承担的第一个项目。中航工业洪都强化 项目管理和技术创新，统筹资源、将数字化仿真技术应用于大飞机项目，减少了装配过程中的工艺协调问题，大大缩短了研制周期。经过三个多月的艰苦努力，研制 团队突破了铝锂合金钻孔、铆接、蒙皮加工等多项技术难关，顺利完成了部段装配任务并通过了技术验收，取得了显著的成果。 中航工业作为C919大型客机的主要供应商，旗下已有多家企业入选C919项目供应商。在机体结构部分，中航工业济南特种结构研 究承担C919项目的雷达罩研制工作；中航工业成飞/成飞民机承担了C919项目的机头研制工作；中航工业洪都作为C919大型客机机体结构主要供应商， 承担了前机身、中后机身工作包和机身等直段部段试验件的研制工作；中航工业西飞所属西飞国际承担了C919中机身(含中央翼)、外翼翼盒及前缘缝翼、后缘 襟翼、副翼、扰流板等6个工作包的研制工作；中航工业沈飞/沈飞民机承担后机身、垂直尾翼、发动机吊挂、APU舱门等机体结构的研制工作；中航工业昌飞在 C919大型客机项目中承担的工作包为前缘缝翼与后缘襟翼的研制工作；中航工业哈飞承担着C919项目4个工作包的研制和批生产任务，其中包括垂直尾翼、 前起舱门、主起舱门、翼身整流罩。在承担主要机体结构研制的同时，中航工业还积极参与到C919项目系统和设备的研制工作中，与国外供 应商一起进行C919主要系统的研制工作。在中国商飞的供应商选择思路C919的系统和设备供应商以外商为主，但同时要求和鼓励国外供应商与国内相关 企事业单位合资合作的前提下，中航工业旗下的航电、飞控、电源、燃油和液压等系统研制单位，陆续与国外航空制造商合作，成立一批合资企业，共同为C919 飞机提供包括航电系统、飞控系统、电源系统、燃油及惰化系统、液压系统、辅助动力装置、起落架系统、空气管理系统、防火系统、内饰系统在内的多种系统和设 备。此外，中航工业也在为未来C919大型客机发动机的国产化做着准备新材料铝锂合金“减负”工矿物资网： 原创文章：转载请标明来源 2011-10-051999年制造出了第一台11原理样机，为了神八与天宫的太空之吻”上海航天技术研究院805所研制队伍从1995年着手对接技术原理研究、仿真探索。从2000年开始十项部件级关键技术攻关，2002年研制面向工程应用的对接机构攻关样机和四项大型系统级地面模拟试验设备，从2005年对接机构分系统正式立项到2009年12月完成初样研制转入正样工作，2010年11月完成正样产品研制交付，