Blog

Büyük bir uçağın yüzlerce yolcuyu güvenli bir şekilde varış yerlerine götürerek gökyüzünde pürüzsüzce uçtuğunu düşünün.Bu mühendislik harikası sadece hassas tasarımlarla değil, aynı zamanda yüksek performanslı malzemelerle de desteklenir. Hangi malzemeler zorlu uçuş ortamına dayanabilir ve uçak güvenilirliğini sağlayabilir?Titanyum alaşımları, ve lifle güçlendirilmiş kompozitler, havacılıkta benzersiz rollerini ve gelişim eğilimlerini ortaya çıkarıyor.

Titanyum Alaşımları: Yüksek Sıcaklık Koruyucuları

Titanyum alaşımları, olağanüstü özellikleri nedeniyle havacılıkta çok önemli bir konuma sahiptir.Yani yapısal ağırlığı en aza indirerek yeterli güç sağlarlar.Buna ek olarak, titanyum alaşımları, uzun süreli, yüksek yoğunluklu döngüsel yüklere dayanabilmeleri için yüksek yorgunluk sınırları ile birlikte mükemmel yorgunluk dayanıklılığı ve germe dayanıklılığı oranlarını göstermektedir.Şaşırtıcı., bazı titanyum alaşımları, 400-500 ° C'ye ulaşan sıcaklıklarda bile önemli bir dayanıklılığı korur ve bu da onları jet motoru türbin kanatları gibi yüksek sıcaklıklı bileşenler için idealdir.

Bununla birlikte, titanyum alaşımları dezavantajsız değildir.Yüksek sıcaklık ve stresin birleşik etkileri, performanslarını önemli ölçüde bozar.Bu nedenle, titanyum alaşımları oldukça pahalıdır.Malzeme ve üretim masrafları alüminyum veya çelikten yaklaşık yedi kat daha yüksekSonuç olarak, genellikle jet motorları gibi performans açısından kritik bileşenler için kullanılırlar.

Çelik: Egemenlikten Niş Uygulamalara

Demir ve karbon alaşımı olan çelik, 1930'larda hem birincil hem de ikincil yapısal malzeme olarak uçak üretimine hakim oldu.Alüminyum alaşımları eninde sonunda çelik yerine birincil malzeme olarak, çelik yüksek dayanıklılığı, sertliği ve hasara dayanıklılığı nedeniyle havacılıkta yerini koruyor.ve bağlayıcılar sıklıkla zorlu dayanıklılık ve sertlik gereksinimlerini karşılamak için çelik dökümler kullanır.

Çelik, geniş çaplı yapısal kullanımı kısıtlayan yüksek yoğunluğudur.

Alüminyum Alaşımları: Hafiflik Devrimi

Saf alüminyumun düşük dayanıklılığı ve yüksek esnekliği yapısal uygulamalar için uygun olmamasını sağlar.ve lityum düşük yoğunlukta kalırken mekanik özellikleri önemli ölçüde artırır.İkinci Dünya Savaşı'ndan sonra, alüminyum alaşımları çelik yerine birincil uçak yapı malzemesi olarak kullanıldı.

Havacılık endüstrisi öncelikle dört alüminyum alaşım serisi kullanır:

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

Son zamanlarda, alüminyum-lityum alaşımları (Al-Li, 8000 serisi) havacılık uygulamalarına girdi.ve aşırı düşük yoğunluklarından dolayı yük taşıyan bileşenler.

Alüminyum alaşımlarının seçilmesi, çoklu faktörlerin dengelenmesini içerir: dayanıklılık (yük ve nihai), esneklik, üretilebilirlik, korozyon direnci, yüzey işleme uyumluluğu, yorgunluk dayanıklılığı,Stres korozyon direnciMikrostrukturel ve kimyasal süreçleri içeren karmaşık alaşım mekanizmaları nedeniyle optimal performans dengesine ulaşmak zor.

Son zamanlarda, lifle güçlendirilmiş kompozitler alüminyum alaşımlarını değiştirmeye başladı, önce ikincil yapılarda ve şimdi Airbus A350 ve Boeing 787 Dreamliner gibi birincil yapılarda.

Elyafla Güçlendirilmiş Kompozitler: Havacılık Malzemelerinin Geleceği

Kompozitler, üstün performans özellikleri yaratmak için önemli ölçüde farklı fiziksel veya kimyasal özelliklere sahip iki veya daha fazla malzemeyi birleştirir.lifle güçlendirilmiş kompozitler giderek daha yaygın hale geliyorBunlar tipik olarak mekanik ve kimyasal koruma sağlayan plastik veya epoksi reçine matrislerine gömülü yüksek dayanıklı liflerden ( cam veya karbon) oluşur.

Fiber-güçlendirilmiş malzemeler anisotropiktir; özellikleri lif yönelimine bağlıdır. Yapısal uygulamalar genellikle birincil yük yönlerine hizalı liflerle birden fazla malzeme katmanı kullanır.Bu laminatlar, bükme ve kesme gerginliklerine dayanabilen tutarlı yapılar oluşturmak için reçine matrislerine gömülüdür.

İlk cam lifle güçlendirilmiş plastikler (GRP) helikopter rotor bıçaklarında kullanıldı, ancak düşük sertlik nedeniyle sınırlı sabit kanatlı uçak uygulamalarını gördü.1960'lar Kevlar (bir aramid lif) gibi cam benzeri bir dayanıklılığa sahip ancak daha yüksek sertliğe sahip yeni malzemeler tanıttıKevlar kompozitleri dayanıklı olsa da, düşük basınç dayanıklılığına ve üretim zorluklarına sahiptir, bu da onları ikincil yapılarla sınırlandırır.Boron lif kompozitleri, birincil yapılar için yeterince güçlü ve sert olan ilk yapılardı., ancak daha düşük maliyetle benzer performanslarından dolayı daha sonra karbon lifle güçlendirilmiş plastikler (CFRP) onları değiştirdi.

CFRP'nin Young modülü yaklaşık olarak GRP'nin üç katı, Kevlar'ın 1,5 katı ve alüminyumun iki katıdır.CFRP kırılgandır. Stres konsantrasyonlarında plastik olarak vermez.Çarpışma hasarı dayanıklılığı, bazen de görünmez olarak azaltır. Epoxy matrisler ayrıca nemyi uzun süre absorbe ederek, basınç dayanıklılığı gibi matris bağımlı özelliklerini bozar.Özellikle yüksek sıcaklıklarda.Tersine, CFRP sertliği nem duyarlılığı daha az ve yorgunluğa daha dayanıklıdır.

Alüminyum yapının %40'ını CFRP ile değiştirmek, toplam ağırlığın yaklaşık %12'sini tasarruf eder.Airbus A350XWB, kanatları için CFRP'yi geniş çapta kullanıyor, kuyruğu bölümleri ve gövde parçalarını seçin.

• % 52 lifle güçlendirilmiş kompozitler
• % 20 alüminyum alaşımları
• % 14 titanyum alaşımları
• % 7 çelik
• % 7 diğer malzemeler

Yaygın havacılık alüminyum alaşımları arasında 7075, 6061, 6063, 2024 ve 5052 alüminyumu bulunur.