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航空航天中常用的镁合金材料性能与用途

更新时间:2025-01-08 工作计划 版权反馈
【摘要】:航空、航天领域要求镁合金力学性能和高温性能优异,耐蚀性好,有良好的综合性能。图7-26 镁合金的主要性能目前,常用的航空航天铸造镁合金及其性能和用途见表7-13。因此,航空器,特别是导弹、卫星以及航天飞机大量应用各种变形镁合金。

结构减重和机构承载与功能一体化是飞机机体结构材料发展的重要方向。航空、航天领域要求镁合金力学性能和高温性能优异,耐蚀性好,有良好的综合性能。适合的合金包括AZ91E、QE22(MSR)、ZE41(RZ5)、EQ21、(ZRE1)、WE43等,其性能比较如图7-26所示。从图7-26中可知:飞机的各种机箱体、传送箱和电源装置,直升机主要传送系统的零部件、螺旋桨系统可以采用ZE41和QE22合金制造;而在高温下服役的零部件可采用WE43或EQ21合金制造。另外,WE43合金还具有极好的耐蚀性,可用作飞机螺旋桨罩壳。McDonnell Dougles MD50直升机采用了WE43合金的变速器壳体。

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图7-26 镁合金的主要性能

目前,常用的航空航天铸造镁合金及其性能和用途见表7-13。

7-13 常用的航空航天铸造镁合金及其性能和用途

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(续)

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过去ZE41(RZ5)镁合金通常用于制造直升机的变速器壳体和传动箱壳体,后来由于航空工业对材料安全使用期限和耐蚀性提出了更高的要求,使得WE43镁合金逐渐取代了ZE41(RZ5)的位置成为制造包括主变速器壳体在内的众多直升机部件的首选镁合金材料,如欧洲直升机公司EC120型民用直升机和北约直升机工业公司的NH90军用直升机就采用了WE43合金制造的变速器壳体。

ZRE1、MSR和EQ21镁合金也都广泛应用于飞机的发动机部件,如同WE43镁合金由于具有优良的耐蚀性和高温性能而广泛应用于变速器壳体一样,这些合金的应用也将会得到持续增长。许多大型镁合金铸件由于有这些镁合金而得以制造,如MSR镁合金制造的重达130kg的劳斯莱斯Tay和BR70型发动机的空压机壳体。其他的航空应用包括MSR或ZE41(RZ5)制造的F16、欧洲战斗机EF2000、旋风战斗机的辅助变速器壳体,MSR或EQ21制造的空中客车A320、旋风战斗机和协和超音速飞机的发电机壳体。(www.xing528.com)

镁合金锻造件也用作航空部件,英国西陆公司海王反潜直升机上的变速器部件就是用ZW3镁合金锻造的。除此之外,镁合金锻件在航空发动机上以及机轮上都有应用,将来还可能用于高温环境下工作的部件。

苏联的情况与西方国家有点类似,镁合金曾在1947年设计的AN-2飞机上就有使用,并以ML-5合金(镁-铝-锰系)铸件的形式用于飞机的飞行控制系统中。从1960年起BM65-1合金(MA-14)就用于飞机上小型锻件的生产。

与铸造镁合金相比,变形镁合金在组织上更细、成分上更均匀、内部更致密,因此变形镁合金比铸造镁合金具有高强度和高断后伸长率等优点。同时,在满足相同工作条件下,比变形铝合金更轻。因此,航空器,特别是导弹、卫星以及航天飞机大量应用各种变形镁合金。例如:B-36重型轰炸机每架使用4086kg镁合金薄板;喷气式歼击机洛克希德F-80的机翼也是用镁合金制造的,由于采用了镁板,使结构零件的数量从47758个减少到16050个;Talon超音速教练机有11%的机身是由镁制造的(160kg板材、128kg的铸件和少量挤压件、板材和管材);B-52轰炸机用了1650kg的镁合金(其中199件挤压件、19件锻件、542件砂型铸件和180kg的板材);FalonGAR-1空对空导弹有90%的结构采用镁合金制造,其中弹身是由1mm的AZ31B-H24轧制板加工而成的,纵向焊接,然后拉深成形。德热米奈飞船的启动火箭大力神中曾使用了600kg左右的变形镁合金;季斯卡维列尔卫星中使用了675kg的变形镁合金;直径1m的维热尔火箭壳体是用镁合金挤压管材制造的;战术航空导弹的舱段、副翼蒙皮、壁板、加强框、舵面、隔框等厚件,诱饵鱼雷壳体,以及雷达、卫星上用的井字梁,也都大量采用变形镁合金。图7-27所示为某型号飞机上使用镁合金零部件的情况。

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图7-27 某型号飞机上使用镁合金零部件的情况

1—方向舵上的蒙皮和整流器罩 2—垂直安定面的整流包皮 3—机身与垂直安定面连接部分的蒙皮 4—水平安定面及升降舵的整流包皮 5—前缘蒙皮 6—水平安定面的尖端 7—发动机整流罩 8—机身与垂直安定面的连接整流包皮 9、10—襟翼、副翼的蒙皮 11、18—翼尖 12、13—发动机包皮 14—机身蒙皮 15—机翼的中段蒙皮 16、17—机翼前缘蒙皮

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图7-28 C133运输机使用镁合金的情况

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