鋁鋰合金 發展

鋁鋰合金 發展

新材料是航空航天技術的重要基礎，航空航天技術的發展又不斷對材料科學提出新的問題和要求。

鋁鋰合金優點

鋰是世界上最輕的金屬元素。把鋰作為合金元素加到金屬鋁中，就形成了鋁鋰合金。加入鋰之後，可以降低合金的比重，增加剛度，同時仍然保持較高的強度、較好的抗腐蝕性和抗疲勞性以及適宜的延展性。

軍事應用

鋁鋰合金主要為飛機和航空航天設備的減重而研製的，因此也主要應用於航空航天領域，還應用于軍械和核反應堆用材，坦克穿甲彈，魚雷和其它兵器結構件方面，此外在汽車、機器人等領域也有充分運用。

20世紀30年代開始，德、美、英、前蘇聯對Al-Li合金進行研製，但是真正具有商業價值的是1957年美國Alcoa公司研製成功的含鋰1.1%的2020合金，用於製造海軍TA－5CVigitante飛機的機翼蒙皮和尾翼的水平安定面。

目前主要使用的鋁鋰合金有2×××系（Al-Li-Cu-Zr）和8×××系（Al-Li-Cu-Mg-Zr）等10餘種牌號，最大鑄錠規格達到25t以上，其軋制、擠壓和鍛造的加工技術已達到常規鋁合金的水平。

鋁鋰合金的航空應用

Al-Li合金已經在軍用飛機、民用客機和直升飛機上使用或試用，主要用於機身框架、襟翼翼肋，垂直安定面、整流罩、進氣道唇口、艙門、燃油箱等等。

20世紀50年代，美國就開發了x2020鋁鋰合金後來用來取代7075用於RA-SC預警機。

Al-Li合金650kg，可使飛機減重達4250kg，可以提高有效載荷及降低燃料消耗。1988年的時候，軍用殲擊機隔板和艙壁生產重載厚板。

1996年6月，第一批AA2l97合金板材，用於取代其它材料製造美國空軍F－16飛機的後部隔板(艙壁)和其它零件。

蘇聯及俄羅斯也比較有代表性的有01420、01421（含鈧）、01423（含鈧）、01430、01440、01450等。

20世紀70年代，前蘇聯就將鋁鋰合金用於製造雅克－36飛機的主要構件，包括機身蒙皮、尾翼、翼肋等，該飛機在惡劣的海洋氣候條件下使用，性能良好。

20世紀90年代初又在米格－29和米格－31飛機上採用1420合金焊接結構，使減重效果進一步提高。米格－29使用了1420合金薄板、模鍛件、擠壓壁板等製造機身、駕駛員座艙、油箱等，每架飛機鋁鋰合金用量達3.8t。採用焊接油箱後減重達24%，其中12%是由於材料比重的降低，12%是由於焊接結構減少了鉚釘、螺釘、密封劑和搭接部分而達到的。

對於航天飛行器結構，質量的減輕可增加有效載荷，而有效載荷每增加1kg可帶來4,400～110,000美元的效益。因此，由於Al-Li合金密度低、性能好的特點，

20世紀80年代中期開始，大量選用8090及普通加工方法生產各種鍛件、厚板、薄板與擠壓件。8090板材，減輕質量180kg。

AA2195合金生產的新的太空梭「超輕型油箱」，長達47m，直徑達8.4m，用於盛裝低溫燃料和液態氫。

AA2195合金的使用使油箱減輕5%（減重近3400kg），強度提高30%，有效地增加了有效載荷。

2090－T81板材製成直徑2.44m，長3.05m的低溫箱，用於三角翼火箭盛放燃料和液氧的容器，質量減輕15%。

2090合金，總量達70kg，質量較2024減輕8%。

1997年12月的美國「奮進號」太空梭外貯箱採用2195代替2219，運載能力提高了3.4t。

Al-Li合金在俄羅斯的航天業中也有很多的應用。俄羅斯在1450合金基礎上添加0.20%的Sc元素研製出1460合金，有更優良的性能，將其應用於大型運載火箭「能源號」的結構件上。此外，還用在其它火箭、「暴風雪」號太空梭和空間站的結構件上。

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