آموزشي

انتظار مي رود هواپيماها در شرايط فوق العاده سخت عمل كنند. آنها دماهاي شديد، بارهاي شوك، اصطكاك و لرزش را تجربه مي كنند. اين مي تواند يكپارچگي اجزاي هواپيما را به خطر بيندازد، اما اين چالش ها را مي توان با استفاده از آلياژهاي تخصصي و مواد با كارايي بالا برطرف كرد.

آلياژ تركيبي از فلزات يا يك يا چند فلز با عناصر غيرفلزي است. آنها مي توانند ويژگي هاي مفيدي را به فلزات بدهند، خواص خستگي و استحكام كششي آنها را بهبود بخشند، به آنها رسانايي و استحكام بالايي بدهند يا مقاومت در برابر سايش و خوردگي را بهبود بخشند.

آلومينيوم

آلومينيوم سابقه طولاني در صنعت هوافضا دارد. برادران رايت آن را براي بلوك سيلندر و ساير قطعات موتور براي اولين پرواز سرنشين دار خود در سال 1903 انتخاب كردند. همچنين اين اولين باري بود كه يك آلياژ آلومينيوم با حرارت تقويت مي شد.

چهل سال پيش، اين فلز بر صنعت تسلط داشت، زيرا مقاومت در برابر خوردگي بالايي از خود نشان مي دهد، ارزان است و همچنين سبك وزن است - حدود 70٪ سبك تر از فولاد. حدود 70 درصد هواپيما زماني از آلومينيوم ساخته مي شد، در حالي كه ساير كامپوزيت ها و آلياژهاي تيتانيوم، گرافيت و فايبرگلاس در مقادير كم استفاده مي شد.

اما با گذشت زمان، تقاضاهاي صنعت افزايش يافته است. پروازهاي بين‌المللي و طولاني به اين معني است كه پوسته‌ها و قطعات موتور هواپيما بايد بادوام و مقاوم در برابر خستگي باشند، علاوه بر آن وزن سبك‌تر و مقاوم‌تر در برابر دماي بالا باشند.

داستان هاي مرتبطبرخي از قوانين براي شكستن و برخي ديگر براي رعايت كردن ساخته شده انددلايل زيادي براي از دست ندادن پيتكن وجود دارد - در اينجا فقط چند مورد وجود داردنانوسيم ها تعريف شده - نانوسيم ها چيست، از چه چيزي ساخته شده اند و چگونه استفاده مي شوندامروزه، 20 درصد از يك هواپيما از آلومينيوم خالص ساخته مي‌شود، كه عمدتاً از مواد ساختاري غير بحراني مانند پوشش‌ها و فضاي داخلي زيبايي‌شناسانه استفاده مي‌شود. در اينجا فقط دو نمونه از آلياژهاي آلومينيوم آورده شده است:

AA2014 آلياژي از آلومينيوم، كروم، مس، آهن و منيزيم در ميان چندين عنصر ديگر است. قوي، سخت و مناسب براي جوشكاري قوس الكتريكي و مقاومتي است. با اين حال، مقاومت در برابر خوردگي ضعيفي از خود نشان مي دهد، بنابراين معمولا در ساختارهاي داخلي به جاي پوسته بيروني يافت مي شود.

AA2024 يك آلياژ پركاربرد است كه از آلومينيوم، مس، سيليكون و آهن و همچنين عناصر ديگر تشكيل شده است. اين آلياژ درجه بالا مقاومت در برابر خستگي بسيار خوبي را از خود نشان مي دهد و به دليل استحكام كششي بالا اغلب به شكل ورق براي بدنه و بال ها استفاده مي شود.

انتظار مي‌رود كه تقاضا براي آلومينيوم افزايش يابد و تا سال 2025 به 80 ميليون تن برسد. آلياژهاي بازيافتي براي كمك به برآورده كردن تقاضا، در كنار فشار براي مواد جديد نوآورانه مانند آلياژهاي آلومينيوم، نيكل و تيتانيوم و طراحي بهبود يافته هواپيما مورد هدف قرار گرفته‌اند.

سوپر آلياژهاي جديدموتور يكي از پيچيده‌ترين بخش‌هاي هواپيما است كه داراي بسياري از اجزاي جداگانه است و در نهايت مسئول مصرف سوخت است. دماي داخل موتور مي‌تواند تا 2100 درجه سانتي‌گراد بالا رود - آلياژهاي فوق‌العاده فعلي در دماي 1850 درجه سانتي‌گراد ذوب مي‌شوند، بنابراين مواد جديدي ساخته شده‌اند كه قادر به مقاومت در برابر چنين افراطي‌ها هستند.

در حالي كه آلياژهاي استاندارد آلومينيوم هنوز در هوافضا كاربرد دارند، آنها جاي خود را به مواد جديدي مي دهند كه براي بهبود هزينه و عملكرد طراحي شده اند. سوپر آلياژهاي مقاوم در برابر حرارت (HRSAs) شامل ادغام تيتانيوم و نيكل، در كنار مواد كامپوزيت غيرفلزي مانند سراميك است. آلياژهاي نيكل به دليل توانايي آنها در مقاومت در برابر دماهاي بسيار بالا، خوردگي و سايش ثابت و به دليل خواص مغناطيسي انتخاب شده اند. آنها از نظر ساختاري برخي از سخت ترين مواد موجود هستند، علاوه بر اين كه رساناي خوبي براي الكتريسيته هستند.

آلومينيد تيتانيوم و آلومينيوم-ليتيوم از دهه 1970 مورد استفاده قرار گرفته‌اند، اما اكنون به روش‌هاي جديد و جديدي در صنعت هوافضا استفاده مي‌شوند. آلياژهاي ليتيوم آلومينيوم داراي استحكام بالا، چگالي كم، سفتي بالا، تحمل آسيب و مقاومت در برابر خوردگي هستند و سازگار با جوش هستند و بهتر از آلومينيوم سنتي در نظر گرفته مي شوند. آنها به دليل چگالي كم، مدول ويژه بالا و خستگي عالي و چقرمگي برودتي يك ماده پيشرفته در نظر گرفته مي شوند.

آلومينيد تيتانيوم استحكام و مقاومت در برابر خوردگي خود را تا دماي 600 درجه سانتيگراد حفظ مي كند و پتانسيل بهبود نسبت رانش به وزن در موتورها را دارد زيرا وزن آن نصف آلياژهاي نيكل است. تيغه هاي كم فشار و تيغه هاي كمپرسور پرفشار كه زماني از سوپرآلياژ پايه نيكل ساخته مي شدند، اكنون از آلومينيد تيتانيوم ساخته مي شوند.

Ti 5553 - آلياژي از تيتانيوم، آلومينيوم، واناديم، موليبدن و كروم - نسبتاً جديد در صنعت است و داراي استحكام بالا، مقاومت در برابر خوردگي خوب و سبك وزن است. براي اجزاي ساختاري مورد استفاده قرار مي گيرد زيرا هر گونه مشكل در ماشين كاري غلبه شده است.

استفاده از مواد كامپوزيت نيز رو به افزايش است. اينها به كاهش وزن و افزايش راندمان سوخت كمك مي كنند. علاوه بر اين، آنها به راحتي قابل حمل، طراحي، شكل دادن و تعمير هستند و براي پوست بال و بدنه، موتورها و ارابه فرود استفاده مي شوند.