飞机材料—航空材料力学基础-6课件.ppt

1、飞机材料 航空材料力学基础n课件制作人谢伟杰n2013.010飞机结构修理基础系列之二飞机结构修理基础系列之二8 铝合金的成型-最小弯曲半径n铝合金部件可以由铝合金板材加工形成（板弯件），也可以用铝合金挤压形成（挤压件）。并且可以在任何热处理状态下进行,即可以在退火状态下（-O）、溶液热处理状态下（-W）或完全热处理状态下（-T）进行。1 在可能情况下，铝合金的成型最好是在溶液热处理状态下（-W）进行，因为这可以避免快速冷却造成的变形，因而减少手工修直的时间；另外也可以避免冷加工及溶液热处理的高温下造成的材料晶体结构变化，从而保证部件的最佳性能。2弯曲半径：板材弯曲时的内径。如下图，R为该板弯

2、件的弯曲半径。3R 为了避免构件在成型时产生裂纹，波音规定进行弯曲加工时弯曲半径不能小于一定的值，这个值称为最小弯曲半径。如果弯曲半径小于最小弯曲半径，则弯曲加工时很可能产生裂纹。4从质量保证的角度出发，弯曲加工时弯曲半径不能小于最小弯曲半径。5 最小弯曲半径与铝合金的材料和热处理状态有关，一般较软的材料或退火状态下的材料的最小弯曲半径较小。不同材料的最小弯曲半径可以从结构修理手册（SRM）中查得。6 表5是结构修理中常用的几种铝合金的最小弯曲半径。另外，最小弯曲半径还与材料的厚度有关，相同条件下厚度大的最小弯曲半径较大。78表表 5 常用几种铝合金的最小弯曲半径（单位英寸）常用几种铝合金的最

3、小弯曲半径（单位英寸）（SRM 51-30-01）材料最小弯材料最小弯曲半径曲半径材料厚度材料厚度2024-O2024-W7075-W7075-O2024-T32024-T47075-T67075-T70.0160.030.030.030.060.090.0200.030.030.030.060.090.0250.060.060.060.090.120.0320.060.060.060.120.160.0360.060.090.060.160.1990.0400.060.090.060.160.190.0450.090.090.090.190.250.0500.090.120.090.190.

4、250.0560.120.120.120.220.280.0630.120.160.120.220.310.0710.120.160.120.280.380.0800.160.190.190.340.440.0900.190.220.190.380.500.1000.220.250.220.440.620.1120.250.340.280.500.750.1250.250.500.280.560.880.1400.340.560.380.621.000.1600.380.620.440.751.120.1800.440.690.500.881.250.1900.500.750.560.881.

5、25 波音一般不允许弯曲半径小于最小弯曲半径。如果需要的弯曲半径小于最小弯曲半径，可以将材料先退火（O状态或W状态），使其变软，然后弯曲成型，再热处理至原来的热处理状态。109 铝合金的方向性 铝合金本质上几乎没有方向性。？材料的方向性明显？119 铝合金的方向性 飞机上常用铝合金是锻制铝合金，包括板材、板弯件和挤压型材。由于机械加工的原因，飞机上使用的铝合金是有方向的。长度和宽度方向上的力学性能不同。通常长度方向的力学强度较强。1213149 铝合金的方向性 对于7075铝合金应该比较注意，因为7075铝合金在长度方向（纵向）上的挤压强度差别很大，方向辨别错误可能导致强度不够的现象。151

6、修理要求：除非特殊说明，修理部件的纵向应该与原构除非特殊说明，修理部件的纵向应该与原构件的纵向一致。件的纵向一致。162.型材、板弯件的方向：长度方向 173 板材的方向：原材料的长度方向。18板材的方向：原材料的长度方向。194 桁条、龙骨梁的方向：205 蒙皮的方向：215 蒙皮的方向：226 隔框的方向：236 隔框的方向：2410 铝合金的鉴别n铝合金表面一般都标有该合金的材料号、热处理状态和表面涂层状况，使用时可以通过标号判别出来。如果使用时，把标号裁去了，使余留下的材料没有标记，这时应该用标记笔把材料号、热处理状态和表面涂层状况标于余留下的材料上，以便于下次使用。2510 铝合金的

7、鉴别n如果失去材料的标记号，无法判别材料，可以通过测量材料的硬度值和电导率来判别材料，判别方法见结构修理手册（SRM）51章。2611 常用铝合金介绍n纯铝的强度、硬度低，而且不能通过热处理强化。它主要用作铝合金的包铝层，起防腐作用。为了提高铝的强度和硬度，使其能作为受力结构材料使用，在铝中加入一定的合金元素使其合金化，这样就得到一系列性能异的铝合金。2711 常用铝合金介绍n铝合金按其加工方法可以分为锻造铝合金和铸造铝合金两大类。n锻造铝合金的塑性较高，适于压力加工；铸造铝合金难于压力加工，但铸造性好。2811 常用铝合金介绍n飞机结构上常用的铝合金主要是锻造铝合金，它的编号以及主要合金元素

8、在前面2.2节中已经说明了。锻造铝合金又分为可以热处理的铝合金和不可以热处理的铝合金。29na 不能热处理强化的锻造铝合金 不能热处理的锻造铝合金主要有Al-Mg（5XXX系列）防锈合金和Al-Mn（3XXX系列）防锈合金。这两种铝合金的共同特点是耐腐蚀性好，具有良好的塑性和焊接性。但是它们热处理的强化效果不明显，只能通过冷作硬化来提高强度和硬度。30nAl-Mn（3XXX系列）合金的强度很低，不能用作飞机结构材料，仅限于非结构件。nAl-Mg（5XXX系列）合金的强度也低，也不能用作飞机结构材料，经冷作硬化后可以用作液压管。31nb 能热处理强化的锻造铝合金 AlCuMg合金（2XXX系列）

9、，该铝合金具有较高的硬度，因此也称为硬铝合金。硬铝合金具有较高的强度，抗疲劳性能和断裂韧性好，因此应用飞机结构中疲劳问题比较突出的部位。例如机身蒙皮，机翼下翼面的蒙皮及桁条，水平尾翼上翼面的蒙皮和桁条。32AlZnMg合金（7XXX系列），该铝合金具有很高的硬度，因此也称为超硬铝合金。超硬铝合金具有很高的强度，其拉伸强度、压缩屈服强度及剪切强度均高于硬铝合金，同时具有高的挤压强度和屈服极限，但它的疲劳性能较差，断裂韧性也较低。33 因此7XXX系列应用于飞机结构中承受交变载荷或疲劳问题不突出的部位。例如机翼上翼面的蒙皮及桁条，水平尾翼下翼面的蒙皮和桁条，机身的隔框、桁条，垂直尾翼。34AlCu

10、Mg合金和AlZnMg合金一般不允许焊接。因为焊接时的高温会使合金的金相结构发生变化，从而使材料的机械性能下降。35AlCuMgSi合金（6XXX系列），这种铝合金的塑性好，适合于锻造成各种形状的构件，但强度略低于硬铝合金。因此主要用于制作飞机结构中承受载荷不是很大，形状有比较复杂的构件。36NOTE：飞机机身蒙皮承受比较复杂的交变载荷，所以应使用抗疲劳性能较好的2XXX系列铝合金。37NOTE：根据受力分析，飞机正常飞行时，机翼上表面承受压缩载荷，压缩载荷不容易引起疲劳破坏，所以应该使用强度较高的7XXX系列铝合金；机翼下表面主要承受拉伸载荷，容易引起疲劳破坏，所以应该使用抗疲劳性能较好、裂纹不容易扩展的2XXX系列铝合金。3812 铝合金在波音飞机结构中的应用 394041待 续 谢谢大家