航空航天用铝合金和不锈钢零件

在为航空航天应用加工零件时，需要考虑许多因素，例如零件的形状、重量和耐用性。这些因素都会影响飞机的飞行价值。多年来，航空航天应用的首选材料一直是铝合金。然而，在现代喷气式飞机中，它只占结构的20%。

然而，由于对轻型飞机的需求，碳增强聚合物和蜂窝材料等复合材料的使用在现代航空航天工业中不断增加。近年来，航空航天制造商开始研究铝合金的替代品，其中之一就是航空级不锈钢。这种不锈钢在新飞机部件中的使用有所增加。这篇文章将解释现代飞机中铝合金和不锈钢的用途和区别。

 应用的航空航天铝合金零件

铝是一种相对较轻的材料，重量约为 2.7 g/cm3（克每立方厘米）。虽然铝比不锈钢更轻、更便宜，但铝的强度和耐腐蚀性不如不锈钢。在耐用性和强度方面，不锈钢优于铝。

尽管铝合金的使用在航空航天生产的许多方面有所下降，但铝合金仍然广泛用于现代飞机。对于许多特定用途，铝仍然是坚固、轻的材料。由于其高延展性，易于加工，与许多复合材料或钛相比，它相对便宜。它还可以通过将其与其他金属（如铜、镁、锰和锌）合金化或通过冷处理或热处理来进一步增强。当铝暴露在空气中时，紧密的化学氧化键将铝与环境隔离。此功能使其具有极强的耐腐蚀性。

用于制造航空零件的最流行的铝合金包括：

铝合金7075（铝/锌）

铝合金7475-02（铝/锌/镁/硅/铬）

铝合金6061（铝/镁/硅）

7075是铝和锌的组合，是航空航天应用中最常用的合金，具有优异的机械性能、延展性、强度和抗疲劳性。

7475-02是铝、锌、硅和铬的组合，而6061则含有铝、镁和硅。需要哪种合金完全取决于端部的预期应用。虽然很多铝合金飞机零件纯粹是装饰性的，但某些零件对飞机的功能来说是必不可少的，必须具有特定的特性。

航空航天工业中常用的一种铝合金是铝钪。在铝中添加钪可增强金属的强度和耐热性。使用铝钪还可以提高燃油效率。由于它是钢和钛等密度更大的材料的替代品，因此用更轻的铝钪替代这些材料可以减轻重量，从而提高燃油效率。

 用于航空航天应用的不锈钢零件

在航空航天工业中，与铝相比，不锈钢似乎是一个令人惊讶的选择。尽管不锈钢的重量更大，但最近发现它在航空航天应用中的使用有所增加。

不锈钢是指含有至少11%铬的铁基合金系列，铬是一种防止铁腐蚀并提供耐热性的化合物。不同类型的不锈钢包括元素氮、铝、硅、硫、钛、镍、铜、硒、铌和钼。不锈钢的种类已经分级，用三位数字表示。常用的不锈钢虽然只有十分之一左右，但不锈钢牌号却有150多个。此外，不锈钢可以制成薄板、板材、棒材、线材和管材，使其适用于各种应用。有五个主要的不锈钢组，主要按其晶体结构分类。这些组是奥氏体、铁素体、马氏体、双相和沉淀硬化不锈钢。

如上所述，不锈钢是由钢和铬组合而成的合金。不锈钢的强度与合金中铬的含量直接相关。铬含量越高，钢的强度越高。已经发现不锈钢合金的使用增加了需要高强度但可以应对增加的重量的飞机部件。不锈钢具有高耐腐蚀性和耐高温性，使其适用于一系列航空航天部件，包括执行器、紧固件和起落架部件。

好处：

虽然比铝强，但不锈钢通常要重得多。但是，与铝相比，不锈钢零件有两个主要优点：

不锈钢具有高耐腐蚀性。

不锈钢对三氧化铁的抵抗力是由于合金中存在铬，铬形成钝化膜以保护材料免受腐蚀。无论是来自大气条件还是化学溶剂，不锈钢都具有很高的耐腐蚀性。由于其保护性氧化层，不锈钢可防止氧化和腐蚀。事实上，当暴露在氧气中时，膜实际上可以自我修复。耐腐蚀性和耐污染性、低维护成本和熟悉的光泽度使不锈钢成为需要强度和耐腐蚀性的应用中的常见材料。

不锈钢更坚固，更耐磨。

不锈钢具有比铝更高的抗拉强度，并且可以更好地承受应力、振动、划痕、冲击和损坏。例如，304 级不锈钢的极限抗拉强度高于铝，分别为 505 MPa (73,200 psi) 和 310 MPa (45,000 psi)。

不锈钢的剪切模量和熔点也高于铝。

这些特性对于许多航空航天零件至关重要，并使不锈钢零件成为航空航天应用的多功能选择。

不锈钢的其他优点包括其优异的耐热性和耐火性、光亮、美观的外观和优良的卫生品质。不锈钢也易于制造，当飞机的所有部件都必须焊接、机加工或切割成精确的规格时，这是一个重要的考虑因素。最后，某些不锈钢合金具有极高的抗冲击性，这是影响大型飞机安全性和耐用性的重要因素。

结论

随着时间的推移，航空航天工业越来越多样化，现代航空航天飞行器更可能采用不锈钢机身或机身制造。尽管价格较高，但它们也比铝强得多，并且根据使用的等级，仍然可以提供出色的强度重量比。