บล็อก

ภาพ ภาพ ภาพ ภาพ ภาพสิ่ง ที่ ทํา ให้ วิศวกรรม ที่ น่า สงสัย นี้ ไม่ เพียง มี การ ออกแบบ อย่าง แม่นยํา เท่า นั้น แต่ ยัง มี การ ใช้ วัสดุ ที่ ใช้ ได้ อย่าง ฉลาดวัสดุใดที่สามารถทนต่อสภาพแวดล้อมการบินที่ต้องการและรับประกันความน่าเชื่อถือของเครื่องบิน? บทความนี้วิเคราะห์วัสดุที่สําคัญในการผลิตเครื่องบินที่ทันสมัย: เหล็ก, สายเหล็กอลูมิเนียม,สายเหล็กไทเทเนียมและผสมผสานที่เสริมด้วยเส้นใย เปิดเผยถึงบทบาทและแนวโน้มการพัฒนาอันโดดเด่นของพวกเขาในสายการบิน

สารเหลืองไททานิਅਮ ผู้ ปกป้อง อุณหภูมิสูง

ทิตาเนียมสับสนถือตําแหน่งสําคัญในการบิน เนื่องจากคุณสมบัติที่พิเศษหมายความว่ามันให้ความแข็งแรงเพียงพอ ขณะที่ลดน้ําหนักโครงสร้างให้น้อยที่สุดนอกจากนี้เหล็กเหล็กไทเทเนียมแสดงความแข็งแรงในการเหนื่อยล้าและความแข็งแรงในการยืดที่ดีเยี่ยม รวมถึงขีดจํากัดความเหนื่อยล้าสูงน่าทึ่ง, สารเหล็กไทเทเนียมบางชนิดยังคงมีความแข็งแรงมาก แม้กระทั่งในอุณหภูมิที่ถึง 400-500 °C ทําให้มันเป็นที่เหมาะสมสําหรับส่วนประกอบอุณหภูมิสูง เช่นใบหญ้าของเครื่องยนต์เจ็ท

อย่างไรก็ตาม สารสกัดไทเทเนียมก็ไม่ไร้ข้อเสีย ในสภาพแวดล้อมที่เต็มไปด้วยเกลือผลรวมของอุณหภูมิสูงและความเครียด ทําให้การทํางานของเครื่องบินลดลงอย่างมากความหนาแน่นที่ค่อนข้างสูงของพวกเขายังเพิ่มน้ําหนักเครื่องบินโดยรวมเมื่อใช้อย่างมากที่มีค่าใช้จ่ายด้านวัสดุและการผลิตสูงประมาณเจ็ดเท่าของอลูมิเนียมหรือเหล็กดังนั้น พวกมันมักจะถูกจัดไว้สําหรับส่วนประกอบที่สําคัญในเรื่องการทํางาน เช่น เครื่องยนต์เจ็ท

เหล็ก: จาก การ ปกครอง ไป ถึง การ ใช้ ใน สถานที่ ที่ ไม่ คุ้มค่า

เหล็ก เป็นสับสนของเหล็กและคาร์บอน ซึ่งเป็นวัสดุประกอบการหลักและรองในการผลิตเครื่องบินในช่วงปี 1930ขณะที่สับสนของอลูมิเนียมในที่สุดย้ายเหล็กเป็นวัสดุหลักสแตนเลสยังคงมีตําแหน่งในเครื่องบิน เนื่องจากความแข็งแรงสูง, ความแข็งแกร่ง, และความทนทานต่อความเสียหายและเครื่องแนบมักใช้เหล็กท่อเพื่อตอบสนองความต้องการความแข็งแรงและความแข็งแรงที่ต้องการ.

ข้อจํากัดหลักของเหล็กคือความหนาแน่นสูงของมัน ซึ่งจํากัดการใช้งานในโครงสร้างที่แพร่หลาย แต่มันยังคงจําเป็นต่อการใช้งานที่มีความแข็งแรงสูงและมีความยั่งยืน

โลหะ อลูมิเนียม: การ ปฏิวัติ ความ น้ําหนัก ง่าย

อัลลูมิเนียมบริสุทธิ์มีความแข็งแรงต่ําและความยืดหยุ่นสูง ทําให้มันไม่เหมาะสําหรับการใช้งานโครงสร้างและลิตยูมเพิ่มคุณสมบัติทางกลอย่างสําคัญในขณะที่รักษาความหนาแน่นต่ําหลังจากสงครามโลกครั้งที่สอง สับสนองอลูมิเนียมได้แทนสแตนเลสเป็นวัสดุโครงสร้างเครื่องบินหลัก

อุตสาหกรรมการบินใช้สี่ชุดสกัดอลูมิเนียมเป็นหลัก:

• Al-Cu (ซีรีส์ปี 2000)
• Al-Mg (ซีรีส์ 5000)
• Al-Mg-Si (ซีรีส์ 6000)
• Al-Zn-Mg (ชุด 7000)

เมื่อไม่นานมานี้ สารสกัดอลูมิเนียม-ลิเดียม (Al-Li, 8000 series) ได้เข้าสู่การใช้งานในวงการอากาศและส่วนประกอบที่สามารถรับน้ําหนักได้ เนื่องจากความหนาแน่นที่ต่ํามาก.

การเลือกเหล็กผสมอลูมิเนียมรวมถึงการสมดุลปัจจัยหลายประการ: ความแข็งแรง (ผลผลิตและความแข็งแรงสุดท้าย), ความยืดหยุ่น, การผลิต, ความต้านทานต่อการกัดกร่อน, ความเข้ากันต่อการบําบัดพื้นผิว, ความแข็งแรงต่อความเหนื่อยความต้านทานต่อการกัดกรองการบรรลุสมดุลการทํางานที่ดีที่สุดเป็นความท้าทายเนื่องจากกลไกสลัดที่ซับซ้อนที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการขนาดเล็กและเคมี

เมื่อไม่นานมานี้ สารประกอบที่เสริมด้วยเส้นใยได้เริ่มแทนสับสนธิอลูมิเนียม ก่อนหน้านี้ในโครงสร้างรอง และตอนนี้ในโครงสร้างหลัก เช่น Airbus A350 และ Boeing 787 Dreamliner

วัสดุ ประกอบ ที่ เสริม ใย: อนาคต ของ วัสดุ การบิน

สารประกอบรวมวัสดุสองหรือมากกว่าที่มีคุณสมบัติทางฟิสิกัลหรือเคมีที่แตกต่างกันอย่างมาก เพื่อสร้างลักษณะการทํางานที่เหนือกว่าสารประกอบที่เสริมด้วยเส้นใยจะแพร่หลายมากขึ้นปกติจะประกอบด้วยเส้นใยความแข็งแรงสูง (แก้วหรือคาร์บอน) ที่ติดตั้งในพลาสติกหรือเมทริกซีน epoxy ที่ให้ความคุ้มกันทางกลและทางเคมี

วัสดุที่เสริมด้วยเส้นใยเป็น anisotropic คุณสมบัติของพวกเขาขึ้นอยู่กับทิศทางเส้นใย การใช้งานโครงสร้างโดยทั่วไปใช้หลายชั้นวัสดุที่มีเส้นใยตรงกับทิศทางภาระหลักละเมนท์เหล่านี้ถูกฝังในเมทริสพืชชี เพื่อสร้างโครงสร้างที่มีความแน่นแน่น สามารถทนต่อความเครียดการบิดและการตัด.

พลาสติกที่เสริมด้วยใยแก้ว (GRP) ในช่วงแรกถูกใช้ในใบหมุนของเฮลิคอปเตอร์ แต่เห็นการใช้งานของเครื่องบินปีกคงที่จํากัดเพราะความแข็งแรงต่ําในช่วงปี 1960 ได้มีการนําเสนอวัสดุใหม่ๆ เช่น Kevlar (fibre aramid) ที่มีความแข็งแรงคล้ายกระจก แต่มีความแข็งแรงสูงกว่าขณะที่มีความทนทาน คีฟลาร์คอมพอสิตมีความแข็งแรงในการกดและความท้าทายในการผลิตที่ต่ําสารประกอบใยโบรอนเป็นชิ้นแรกที่แข็งแรงและแข็งแรงพอสําหรับโครงสร้างพื้นฐาน, แต่พลาสติกที่เสริมด้วยใยคาร์บอน (CFRP) ภายหลังได้แทนที่พวกเขา เนื่องจากประสิทธิภาพที่คล้ายกันในราคาที่ต่ํากว่า

โมดูลัสของยองของ CFRP มีประมาณสามเท่าของ GRP, 1.5 เท่าของ Kevlar, และสองเท่าของอลูมิเนียม. ความแข็งแรงของมันเป็นสามเท่าของอลูมิเนียม, ตรงกับ GRP, และค่อนข้างต่ํากว่า Kevlar.ซีเอฟอาร์พีมันเปราะบาง มันไม่สลายเป็นพลาสติกในความเข้มข้นความเสียหายจากการกระแทกทําให้ความแข็งแรงลดลง บางครั้งไม่เห็นได้ แมทริกซ์อีโป๊กซี่ยังดูดซึมความชื้นในระยะยาวโดยเฉพาะที่อุณหภูมิสูงในทางตรงกันข้าม ความแข็งแรงของ CFRP เป็นความอ่อนแอต่อความชื้นและทนทานต่อความเหนื่อยมากขึ้น

การแทนโครงสร้างอลูมิเนียม 40% ด้วย CFRP ช่วยประหยัดน้ําหนักทั้งหมดประมาณ 12% ในปัจจุบัน สารประกอบประกอบถึง 50% ของน้ําหนักเครื่องบิน ซึ่งครอบคลุมโครงสร้างส่วนใหญ่ของชั้นรองและบางโครงสร้างหลัก เช่นAirbus A350XWB ใช้ CFRP เป็นจํานวนมากสําหรับปีก, ส่วนหาง และส่วนประกอบส่วนหนึ่งของกองบิน

• 52% สารประกอบเสริมด้วยเส้นใย
• 20% สับสนธิอลูมิเนียม
• 14% สายเหล็กไทเทเนียม
• เหล็ก 7%
• 7% วัสดุอื่น ๆ

สารสกัดอลูมิเนียมอากาศทั่วไปประกอบด้วย 7075, 6061, 6063, 2024, และ 5052 อลูมิเนียม