Al-Li сплавы и повышение летно-технических характеристик самолета

РЕФЕРАТ 

На  курсовую работу «Al-Li сплавы и повышение летно-технических характеристик самолета» по дисциплине «Материаловедение и ТКМ» студентки группы АСВд-22 Смирновой Екатерины Игоревны. Объём курсовой работы составляет 23 страницы, 3 таблицы, 2 рисунка и графической части – 2 листа        ф. А4. 

       

ОСНОВНЫЕ  ПОНЯТИЯ: АЛЮМИНИЕВЫЕ СПЛАВЫ , АЛЮМИНИЕВО-ЛИТЕВЫЕ СПЛАВЫ,  ЛИТЬЕ , КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ, ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ  АППАРАТ 
 

      Развитие  авиакосмической техники, приборостроения, автомобильной промышленности и  других отраслей машиностроения требует  использования в конструкциях качественно  новых легких и высокопрочных  материалов, отличающихся высокими эксплуатационными  свойствами. К таким материалам относятся  литейные алюминиевые сплавы. Производство отливок из алюминиевых сплавов  во всем мире характеризуется постоянным и прогрессирующим ростом. Повышение  свойств литейных сплавов является важной задачей. Поэтому закономерно  стремление исследователей создавать  все более прочные и легкие сплавы с хорошими технологическими свойствами. С этой точки зрения представляют интерес алюминиевые  сплавы, легированные литием, самым  легким из металлов.  
 
 

        

      Содержание

       

                       Cтр

Введение………………………………………………………………………………...3               

1. Физико-механические свойства алюминия……………………………………….5  

1.2 Применение алюминиевых сплавов в конструкциях летательных аппаратов ...6   

1.3 Применение алюминиевых сплавов в двигателях..................................................8

1.4. Общая характеристика Аl-Li сплавов…………………………………………….9

1.5. Особенности технологии получения  отливок из Аl-Li сплавов с высоким      содержанием лития……………………………………………………………………11

1.6. Конструктивно-технологическое совершенствование летательного аппарата при внедрении  перспективных алюминиевых сплавов……………………………15

Заключение…………………………………………………………………………….20       

Список  литературы……………………………………………………………………22 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ВВЕДЕНИЕ

      Развитие  авиакосмической техники, приборостроения, автомобильной промышленности и  других отраслей машиностроения требует  использования в конструкциях качественно  новых легких и высокопрочных  материалов, отличающихся высокими эксплуатационными  свойствами. К таким материалам относятся  литейные алюминиевые сплавы.

      Отливки из алюминиевых сплавов широко используются в конструкциях различных типов: литых, клепаных, сварных, комбинированных  и т.д. Производство отливок из алюминиевых  сплавов во всем мире характеризуется  постоянным и прогрессирующим ростом. Это обусловлено тем, что литье  готовых деталей обладает принципиальными  преимуществами не только из-за более  низкой трудоемкости и стоимости  процесса, но и благодаря возможности  изготовления деталей, которые нельзя получить другими способами.

      Повышение свойств литейных сплавов является важной задачей. Поэтому закономерно  стремление исследователей создавать  все более прочные и легкие сплавы с хорошими технологическими свойствами. С этой точки зрения представляют интерес алюминиевые  сплавы, легированные литием, самым  легким из металлов.

      Перспективными  для создания высокопрочных коррозионностойких литейных сплавов с пониженной плотностью должны быть сплавы системы Al-Li-Cu и Al-Li-Cu-Mg. Об этом свидетельствуют имеющиеся достижения в области разработки и использования в промышленности деформируемых алюминиевых сплавов на основе этих систем.

      Однако  в научной литературе практически  отсутствуют сведения по литейным алюминиево-литиевым сплавам. Поэтому разработка основ  легирования и создания литейных сплавов на основе систем Al-Li-Cu и Al-Li-Cu-Mg – актуальная задача.

      Повышение весовой эффективности авиационной  техники и улучшения ее летно-технических  характеристик требует поиска новых  материалов. Разработка группы алюминиевых  коррозионно-стойких свариваемых  сплавов пониженной плотности  на базе системы Al-Li-Mg сделала возможным решение проблемы создания герметичных сварных отсеков планера самолёта, где основным полуфабрикатом являются штамповки сплава 1420.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1.1. Физико-механические  свойства алюминия

      Алюми́ний — элемент главной подгруппы третьей группы третьего периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, атомный номер 13. Обозначается символом Al (лат. Aluminium). Относится к группе лёгких металлов. Наиболее распространённый металл и третий по распространённости (после кислорода и кремния) химический элемент в земной коре.

      Простое вещество алюминий (CAS-номер: 7429-90-5) — лёгкий, парамагнитный металл серебристо-белого цвета, легко поддающийся формовке, литью, механической обработке. Алюминий обладает высокой тепло- и электропроводностью, стойкостью к коррозии за счёт быстрого образования прочных оксидных плёнок, защищающих поверхность от дальнейшего взаимодействия. Температура плавления у технического алюминия — 658 °C, у алюминия высокой чистоты — 660 °C, удельная теплота плавления — 390 кДж/кг, температура кипения — 2500 °C, удельная теплота испарения — 10,53 МДж/кг, временное сопротивление литого алюминия — 10-12 кг/мм², деформируемого — 18-25 кг/мм², сплавов — 38-42 кг/мм².

      Твёрдость по Бринеллю — 24-32 кгс/мм², высокая пластичность: у технического — 35 %, у чистого — 50 %, прокатывается в тонкий лист и даже фольгу.

      Алюминий  обладает высокой электропроводностью (0,0265 мкОм*м) и теплопроводностью (1,24*10-3 Вт/(м*К)), 65 % от электропроводности меди, обладает высокой светоотражательной способностью. Слабый парамагнетик. Температурный коэффициент линейного расширения 24,58*10-6 К-1 (20-200 °C).

      Алюминий  образует сплавы почти со всеми металлами. При нормальных условиях алюминий покрыт тонкой и прочной оксидной плёнкой  и потому не реагирует с классическими  окислителями: с Н2О, O2, HNO3 (без нагревания). Благодаря этому алюминий практически  не подвержен коррозии и потому широко востребован современной индустрией. Однако при разрушении оксидной плёнки (например, при контакте с растворами солей аммония NH4, горячими щелочами или в результате амальгамирования), алюминий выступает как активный металл-восстановитель.

      Широко  применяется как конструкционный  материал. Основные достоинства алюминия в этом качестве — лёгкость, податливость штамповке, коррозионная стойкость, высокая теплопроводность, не ядовитость его соединений. В частности, эти свойства сделали алюминий чрезвычайно популярным при производстве кухонной посуды, алюминиевой фольги в пищевой промышленности и для упаковки.

      Основной  недостаток алюминия как конструкционного материала — малая прочность, поэтому его обычно сплавляют с небольшим количеством меди и магния (сплав называется дюралюминий).

      Электропроводность  алюминия всего в 1,7 раза меньше, чем  у меди, при этом алюминий приблизительно в 2 раза дешевле.  

1.2. Применение алюминиевых  сплавов в конструкциях  летательных аппаратов 

      В конструкциях летательных аппаратах  применяются сплавы из полуфабрикатов В96 т.к. имеют максимальную прочность. Сплавы В95, В93 прочные и пластичные сплавы. Применяются сплавы АМг6 и  Д16, Д20. Для конструкций подвергающихся значительному аэродинамическому  нагреву применяют полуфабрикаты  из сплава АК4-1, АК6. Листы из сплавов  Д16, 1163, В95. Применение полуфабрикатов из алюминиевых сплавов для конструкций  летательных аппаратов, не подвергающихся аэродинамическим нагревам, указаны  в таблице 1.1.

      Наиболее  широко в конструкциях летательных  аппаратов применяют упрочняемые  термической обработкой сплавы Д16ч, 1163, высокопрочные сплавы В95пч, В95оч и В93пч, сплавы средней и повышенной прочности АВ, АК6 и АК8. Для строительства гидросамолетов используют также сплавы                    Применение полуфабрикатов из алюминиевых сплавов для конструкций            летательных аппаратов                                                                                                           Таблица 1.1

Марка сплава Листы Плиты Панели  Трубы профили Прутки       Штам- повки Лопасти Болты заклепки Д16 + + + + + + - - + Д19 + + + - + + - - + 1163 + + + + + + - - - В65 - - - - - - - - + В93, 1933 - + - - + + + - - В95, В95с2р  + + + - + + + - - В96ц  + - + + + + + - - В94 - - - - - - - - +

неупрочняемые термической обработкой коррозионно-стойкие  сплавы АМг5 и АМг6. Сплавы АК6 и АК8 - преимущественно ковочные сплавы. Сплав Д16 в качестве ковочного  не используют, но выпускают в широком  ассортименте в виде прессованных и  катаных изделий. Сплав Д1 применяют  в основном для лопастей воздушных  винтов, а сплав АВ и АД33 - для  лонжеронов лопастей вертолетов. Сплав  АД31 и АМг1 используют для декоративных деталей самолетов - оправ зеркал, ручек, и др. САП-1 и 1420 - теплопрочные и коррозионно-стойкие материалы, их используют в зоне расположения двигателей, а также в качестве противопожарных перегородок. Д16 и 1163 изготавливают детали растянутой зоны крыльев и обшивку фюзеляжей, для обшивки гермокабин. Обшивку самолетов производят из сплавов Д16, Д19 искусственно состаренных для увеличения коррозионной стойкости. Из сплава В93 изготавливают в основном штамповки до 200 кг и поковки массой до 5 т. При применении сплава ВД3 при низких температурах его подвергают искусственному старению при повышенных температурах. Широкое применение находит сплав 1420. По прочности сплав 1420 находится на уровне сплава Д16, но уступает по пластичности, и превосходит по упругости. По статической выносливости сплав 1420 близок к сплаву АК4-1. Применение в конструкциях полуфабрикатов из сплава 1420 взамен сплава Д16 обеспечивает снижение массы изделий на 10-12%.  

1.3. Применение алюминиевых  сплавов в двигателях

      Для изготовления деталей поршневых  двигателей применяют деформируемые  алюминиевые сплавы АК9, АК2, АК4, АК4-1 и литейные сплавы АЛ31, АЛ5, АЛ25, АЛ30. Для изготовления деталей реактивных двигателей применяют деформируемые  сплавы АК4, АК4-1, Вд17 и литейные сплавы АЛ4, Ал5, Ал9, Ал19, Ал33. В поршневых  двигателях основные детали (картеры, головки цилиндров, поршни, детали топливной  аппаратуры). В реактивных двигателях алюминиевые сплавы так-же находят  широкое применение.  Основными свойствами материалов для двигателей должны быть следующие:

     - низкая плотность; 

  - высокая  теплопроводимость, низкий температурный  коэффициент линейного расширения;

  - высокая  жаростойкость (сопротивление газовой  коррозии при повышенных температурах;

     - высокая жаропрочность; 

     - высокая вибрационная прочность. 

   Указанным требованиям вполне удовлетворяет  ряд алюминиевых сплавов. Поршни из деформируемых сплавов изготовляют  путем горячей деформации-ковки  и штамповки.