Blog

Bayangkan sebuah pesawat besar meluncur dengan lancar di langit, membawa ratusan penumpang dengan aman ke tujuan mereka.Bukti bahwa keajaiban rekayasa ini tidak hanya dirancang dengan tepat, tetapi juga menggunakan bahan-bahan yang berkinerja tinggi. Bahan apa yang dapat menahan lingkungan penerbangan yang menuntut dan memastikan keandalan pesawat?paduan titanium, dan komposit yang diperkuat serat, mengungkapkan peran unik dan tren pengembangan mereka di bidang penerbangan.

Paduan Titanium: Penjaga Suhu Tinggi

Paduan titanium memegang posisi penting dalam penerbangan karena sifatnya yang luar biasa.Artinya mereka memberikan kekuatan yang cukup sambil meminimalkan berat strukturalSelain itu, paduan titanium menunjukkan kekuatan kelelahan yang sangat baik dan rasio kekuatan tarik, bersama dengan batas kelelahan yang tinggi, memungkinkan mereka untuk menahan beban siklus intensitas tinggi yang berkepanjangan.Sangat luar biasa, paduan titanium tertentu mempertahankan kekuatan yang cukup bahkan pada suhu mencapai 400-500 ° C, membuat mereka ideal untuk komponen suhu tinggi seperti bilah turbin mesin jet.

Namun, paduan titanium tidak tanpa kekurangan.efek gabungan dari suhu tinggi dan tekanan secara signifikan menurunkan kinerja mereka. kepadatan yang relatif tinggi mereka juga meningkatkan berat pesawat secara keseluruhan ketika digunakan secara ekstensif.dengan biaya bahan dan manufaktur sekitar tujuh kali lebih tinggi daripada aluminium atau bajaAkibatnya, mereka biasanya disediakan untuk komponen kinerja-kritis seperti mesin jet.

Baja: Dari Dominansi ke Aplikasi Niche

Baja, paduan besi dan karbon, mendominasi manufaktur pesawat pada tahun 1930-an sebagai bahan struktural primer dan sekunder.Sementara paduan aluminium akhirnya menggantikan baja sebagai bahan utama, baja mempertahankan tempatnya dalam penerbangan karena kekuatan tinggi, kekakuan, dan ketahanan kerusakan.dan pengikat sering menggunakan casting baja untuk memenuhi persyaratan kekuatan dan kekakuan yang menuntut.

Batas utama baja adalah kepadatannya yang tinggi, membatasi penggunaan struktural yang luas.

Paduan Aluminium: Revolusi Berat Ringan

Aluminium murni kekuatan rendah dan ductility tinggi membuatnya tidak cocok untuk aplikasi struktural.dan lithium secara signifikan meningkatkan sifat mekanik sambil mempertahankan kepadatan rendahSetelah Perang Dunia II, paduan aluminium menggantikan baja sebagai bahan struktural utama pesawat.

Industri penerbangan terutama menggunakan empat seri paduan aluminium:

• Al-Cu (2000 seri)
• Al-Mg (5000 seri)
• Al-Mg-Si (seri 6000)
• Al-Zn-Mg (7000 seri)

Baru-baru ini, paduan aluminium-lithium (Al-Li, seri 8000) telah memasuki aplikasi kedirgantaraan.dan komponen bantalan karena kepadatan yang sangat rendah.

Memilih paduan aluminium melibatkan menyeimbangkan beberapa faktor: kekuatan (hasil dan akhir), kelenturan, kemampuan pembuatan, ketahanan korosi, kompatibilitas perawatan permukaan, ketahanan kelelahan,ketahanan korosi teganganMencapai keseimbangan kinerja yang optimal adalah tantangan karena mekanisme paduan yang kompleks yang melibatkan proses mikrostruktur dan kimia.

Baru-baru ini, komposit yang diperkuat serat telah mulai menggantikan paduan aluminium, pertama di struktur sekunder dan sekarang di struktur primer seperti Airbus A350 dan Boeing 787 Dreamliner.

Komposit yang Diperkuat Serat: Masa Depan Bahan Penerbangan

Komposit menggabungkan dua atau lebih bahan dengan sifat fisik atau kimia yang sangat berbeda untuk menciptakan karakteristik kinerja yang superior.Komposit yang diperkuat serat semakin umumIni biasanya terdiri dari serat kekuatan tinggi (kaca atau karbon) yang tertanam dalam matriks plastik atau resin epoksi yang memberikan perlindungan mekanis dan kimia.

Bahan yang diperkuat serat bersifat anisotropik, sifatnya tergantung pada orientasi serat.Laminat ini tertanam dalam matriks resin untuk membentuk struktur kohesif yang mampu menahan benturan dan geser tegangan.

Plastik yang diperkuat serat kaca awal (GRP) digunakan dalam bilah rotor helikopter tetapi melihat aplikasi pesawat sayap tetap terbatas karena kekakuan rendah.Tahun 1960-an memperkenalkan bahan baru seperti Kevlar (serat aramid) dengan kekuatan seperti kaca tetapi kekakuan yang lebih tinggiMeskipun tahan lama, komposit Kevlar memiliki kekuatan kompresi yang buruk dan tantangan manufaktur, membatasi mereka untuk struktur sekunder.Komposit serat boron adalah yang pertama yang cukup kuat dan kaku untuk struktur primer, tetapi plastik yang diperkuat serat karbon (CFRP) kemudian menggantikannya karena kinerja yang sama dengan biaya yang lebih rendah.

Modulus Young dari CFRP adalah sekitar tiga kali GRP, 1,5 kali Kevlar, dan dua kali aluminium. Kekuatannya tiga kali lipat dari aluminium, cocok dengan GRP, dan sedikit tertinggal dari Kevlar.CFRP rapuh, tidak menghasilkan plastik pada konsentrasi streskerusakan dampak mengurangi kekuatan, kadang-kadang tidak terlihat. matriks epoksi juga menyerap kelembaban jangka panjang, degradasi matriks tergantung sifat seperti kekuatan kompresi,terutama pada suhu tinggiSebaliknya, kekakuan CFRP kurang sensitif terhadap kelembaban dan lebih tahan kelelahan.

Mengganti 40% struktur aluminium dengan CFRP menghemat sekitar 12% dari total berat.Airbus A350XWB menggunakan CFRP secara luas untuk sayapKomposisi materialnya berdasarkan persentase berat struktur adalah:

• 52% komposit yang diperkuat serat
• 20% paduan aluminium
• 14% paduan titanium
• 7% baja
• 7% bahan lain

Paduan aluminium aerospace umum termasuk 7075, 6061, 6063, 2024, dan 5052 aluminium.