飛機(jī)用材料ppt課件

1、飛機(jī)用資料飛機(jī)用資料鋼鋼Steels以含碳量2%為分界，在0.05%0.2%的鐵系合金稱鋼材。而2%4.5%的含碳量稱為鑄鐵。 鋼即是鐵碳合金，除了含有碳元素外，亦可進(jìn)一步包含微量其它合金元素。較常見鋼鐵分類係根據(jù)碳濃度的高低分別區(qū)分為低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼低合金鋼alloy steel)：合金元素總量少於5%高合金鋼：合金元素總量超過於5%工具鋼鋼鐵資料規(guī)格鋼鐵資料規(guī)格國際上較常見的是美國日本德國規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)SAE(美國汽車工程協(xié)會(huì))AISI(美國鋼鐵協(xié)會(huì))JIS(日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn))DIN(德國工業(yè)標(biāo)準(zhǔn))SAE規(guī)範(fàn)規(guī)範(fàn)以四或五位阿拉伯?dāng)?shù)字代表一鋼種。第一位數(shù)字代表鋼的種類1代表三種鋼10普通碳鋼、

2、11易切鋼、 13錳鋼2字頭表鎳鋼、 3表鎳洛鋼、 4鉬鋼、 5洛鋼、 6洛釩鋼、 7鎢鋼、 8鎳洛鉬鋼、 9矽錳鋼第二位數(shù)字表合金鋼中含特種元素之平均% 。第三四或五位數(shù)字表鋼料中含碳量之% 。有時(shí)在標(biāo)號(hào)尾部另加一英文字母以表示成分或特性。低碳鋼低碳鋼一切鋼種中，最大產(chǎn)量係落在低碳這一類的範(fàn)圍內(nèi)。其含碳量通常少於0.25%，因此對(duì)於構(gòu)成麻田散鐵的熱處理是無反應(yīng)的，其鋼材的強(qiáng)化主要是靠冷加工來完成。其顯微結(jié)構(gòu)包括肥粒鐵和波來鐵。碳鋼的另一群是高強(qiáng)度低合金鋼HSLA。它們包含其它合金元素諸如銅、釩、鈦、鈮、鈷和硼等元素，添加濃度有通常小於5，甚至更低。強(qiáng)化機(jī)構(gòu)是藉高溫?zé)峒庸r(shí)產(chǎn)生析出物，因此具有

3、析出硬化及晶粒細(xì)化等效果，故其強(qiáng)化比低碳平碳鋼強(qiáng)度高。中碳鋼中碳鋼中碳鋼其碳濃度約介於0.25至0.55%之間。這些鋼材可藉著沃斯田鐵化，淬火然後回火等熱處理改善機(jī)械其性質(zhì)。它們最常以回火狀態(tài)運(yùn)用，其顯微結(jié)構(gòu)是回火麻田散鐵。代表性的鋼材為添加鉻、鎳、鉬等元素的合金鋼。鉻、鎳和鉬的添加可改善這些合金熱處理的才干，使其可獲得強(qiáng)度及延展性極佳的組合。這些熱處理合金鋼比低碳鋼強(qiáng)度高，但會(huì)犧牲延展性和韌性。此類鋼材應(yīng)用包括鐵路車輪、軌道、齒輪、曲柄軸和其它切削零件以及要求高強(qiáng)度、耐磨耗和高韌性的結(jié)構(gòu)零件上。高碳鐵高碳鐵高碳鋼通常具有碳含量介於0.6wt至1.4wt%之間的鋼材，是碳鋼中最硬最強(qiáng)，而延展性

4、最低者，其中工具鋼為代表。它們幾乎總是以硬化和回火狀況運(yùn)用，如此特別是在耐磨耗的工件上運(yùn)用，通常含有鉻、釩、鎢和鉬合金。這些合金元素易與碳結(jié)合構(gòu)成很硬和耐磨耗碳化物之化合物如Cr23C6，V4C3 ,Mo2C和WC等。不銹鋼不銹鋼Stainless Steels不銹鋼具有良好的抗蝕性生銹，尤其是在大氣中。主要添加的合金元素是鉻，其濃度至少需11%鉻以上，此外藉著添加鎳、鉬或銅可強(qiáng)化抗蝕性。不銹鋼依據(jù)顯微結(jié)構(gòu)主要可分成三類，包括麻田散鐵型、肥粒鐵和沃斯田鐵型。麻田散鐵型不銹鋼能藉熱處理使其內(nèi)部產(chǎn)生麻田散鐵，因此具較高的機(jī)械強(qiáng)度。沃斯田鐵型和肥粒鐵型不銹鋼只能藉著冷加工來硬化和強(qiáng)化材質(zhì)，因?yàn)樗鼈兪?/p>

5、無法熱處理的。沃斯田鐵型不銹鐵因?yàn)楦咩t含量和鎳的添加，其耐蝕性最好，而其產(chǎn)量也是最大的。鑄鐵鑄鐵Cast Iron通常鑄鐵是鐵合金的加上高達(dá)3.0至4.5%之碳而稱之。其與碳鋼普通，均可再添加其他合金元素，已進(jìn)一步強(qiáng)化鑄鐵的各項(xiàng)機(jī)械性能。對(duì)大部份鑄鐵而言，碳係以石墨方式存在。最常見鑄鐵包括灰鑄鐵、球墨鑄鐵、白鑄鐵和展性鑄鐵等?；诣T鐵灰鑄鐵Gray Cast Iron灰鑄鐵中碳與矽含量分別介於2.5wt和4.0wt%之間以及1.0wt和3.0wt%之間。對(duì)大部份灰鑄鐵而言，石墨是以片狀方式存在於基地內(nèi)，典型灰鑄鐵顯微組織片狀石墨，其破裂外表出現(xiàn)灰色狀，因此稱之為灰鑄鐵，其在工業(yè)上的用量極大。延性

6、或球墨鑄鐵延性或球墨鑄鐵在鑄造之前參與少量鎂和鈰，或鎂或鈰到灰鑄鐵中會(huì)產(chǎn)生不一樣顯微結(jié)構(gòu)及機(jī)械性質(zhì)。石墨依然構(gòu)成，但是以球狀顆粒替代原先的片狀。此結(jié)果的合金稱球墨或延性鑄鐵。此種鑄件比灰鑄鐵更強(qiáng)並且更有延性。此類資料典型應(yīng)用包括閥、泵體、曲柄虹、齒輪，以及其它自動(dòng)如切削零件。白鑄鐵和展性鑄鐵白鑄鐵和展性鑄鐵對(duì)低矽含量少於1.0wt%矽和快冷卻速率的鑄鐵而言，大部份碳是以雪明碳鐵替代石墨方式存在，此類合金的破壞外表呈白色外觀，因此被稱為白鑄鐵White cast iron。係以聚集或薔薇方式存在而被肥粒鐵或波來鐵基地包圍，構(gòu)成肥粒鐵展性鑄鐵。代表性應(yīng)用包括聯(lián)結(jié)桿傳動(dòng)齒輪、閥零件、輪船及其它重機(jī)運(yùn)

7、用上。鋁及鋁合金鋁及鋁合金(Aluminum Alloy)鋁的製法 西元1886年美國化學(xué)家Hall及法國化學(xué)家Heroult宣布以氧化鋁(Al2O3)置於冰晶石(Na3AlF6)溶液中，於大約950 進(jìn)行電解。氧化鋁(Al2O3)製法 利用鋁礬土礦浸於氫氧化鈉(NaOH)鋁及鋁合金是目前應(yīng)用最廣泛之飛機(jī)製造資料。鋁及鋁合金優(yōu)點(diǎn)鋁及鋁合金優(yōu)點(diǎn)分量輕，差不多是同體積銅或鋼的1/3分量。防腐蝕才干強(qiáng)?？煞瓷漭椛淠芸梢姽狻⑤椛錈?、電磁波。導(dǎo)電及導(dǎo)熱才干強(qiáng)，且又是非鐵磁性。容易接合(焊接、鉚接或膠合)外觀及外表易處理機(jī)械性質(zhì)良好，經(jīng)加工處理後強(qiáng)度高、 延展性高存量多 鋁及鋁合金缺點(diǎn)鋁及鋁合金缺點(diǎn) 當(dāng)溫

8、度升高超過200，強(qiáng)度大幅減弱 當(dāng)溫度下降時(shí)傾向脆性資料鍛鋁鍛鋁(Wrought Aluminum)(1)以機(jī)械方式成形 輥製、 抽拉、 擠製通常以四位數(shù)字標(biāo)明 第一位數(shù)字： 合金成分 1000系列：資料含99%以上之純鋁 2000系列：銅(Copper)為主要之成分 易熱處理以提高強(qiáng)度， 但提高了腐蝕性退火,淬火,回火有些加鎳可提供高溫用途， 康科特(Concorde)為商用化合金資料鍛鋁鍛鋁(Wrought Aluminum) (2)3000系列：錳(Manganese)為主要之成分 添加硬度4000系列：矽(Silicon)為主要之成分 為焊條之理想資料5000系列：鎂(Magnesiu

9、m)為主要之成分 提高強(qiáng)度及抗腐蝕6000系列：鎂與矽為主要之成分以矽化鎂存在，可熱處理提高強(qiáng)度及易加工 鍛鋁鍛鋁(Wrought Aluminum) (3) 7000系列：鋅(Zinc)為主要之成分經(jīng)熱處理提高強(qiáng)度，為一切鋁合金中強(qiáng)度最高，有些第二位表示原產(chǎn)品以後修正其成分之次數(shù)第三及四位表示產(chǎn)品開發(fā)次序1130：純度99+0.3=99.3% 2117熱處理鋁合金如施以適當(dāng)熱處理其內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生一種相變化，產(chǎn)生細(xì)緻析出物，藉此種析出物，強(qiáng)化資料。這種現(xiàn)象叫析出硬化或時(shí)效硬化。非熱處理合金則無析出硬化現(xiàn)象(但也會(huì)有析出物)，故其強(qiáng)化作用通常借助普通的方法，如固溶體強(qiáng)化，加強(qiáng)化細(xì)晶強(qiáng)化。 鑄鋁鑄鋁

10、(Cast Aluminum)以溶化之鋁壓入模型內(nèi)製成由4位數(shù)字來標(biāo)示1-純鋁99%以上 2-銅3-矽參與少量銅鎂 4-矽5-鎂 7-鋅8-錫其他其他鋁-鋰， 鋁-錫調(diào)質(zhì)符號(hào)根本定義調(diào)質(zhì)符號(hào)根本定義 根本符號(hào)根本符號(hào)定定 義義說說 明明F F製造後之原狀態(tài)者未經(jīng)加工硬化或熱處理等特別調(diào)質(zhì)而僅經(jīng)由製造過程所得者。O O退火後之狀態(tài)鍛鋁合金：添加延展性及形狀穩(wěn)定性而加以退火者。鑄鋁合金：為添加伸長或尺寸穩(wěn)定性而加以退火者。H H經(jīng)加工硬化者無論有否另加速熱處理使其得適度之硬度，經(jīng)加工硬化而添加強(qiáng)度者。W W經(jīng)固溶化熱處理者此調(diào)質(zhì)度僅適用於固溶化熱處理後立刻自然時(shí)效者，且僅規(guī)定時(shí)效之時(shí)間，如W1/2

11、hrT T經(jīng)熱處理使其成為F、O、H以外之穩(wěn)定調(diào)質(zhì)度者不論有無加工硬化，為使其得穩(wěn)定調(diào)質(zhì)度而加以熱處理者。調(diào)質(zhì)度之細(xì)分調(diào)質(zhì)度之細(xì)分T1T1由高溫加工後冷卻再經(jīng)自然時(shí)效者：如擠型料，由高溫之製造過程後冷卻，未經(jīng)冷作加工而經(jīng)自然時(shí)效硬化至穩(wěn)定狀態(tài)者。因此，即使施行矯正，亦為冷加工效果之小者。T2T2由高溫加工後冷卻，再經(jīng)冷加工及自然時(shí)效者：如擠型料，由高溫之製造過程後冷卻，再經(jīng)冷作加工以添加強(qiáng)度，並經(jīng)自然時(shí)效硬化至穩(wěn)定狀態(tài)者。T3T3固溶化熱處理後，再經(jīng)冷加工及自然時(shí)效者：經(jīng)固溶化熱處理後，再經(jīng)冷作加工以添加強(qiáng)度，並經(jīng)自然時(shí)效硬化至穩(wěn)定狀態(tài)者。T4T4固溶化熱處理後，經(jīng)自然時(shí)效者：經(jīng)固溶化熱處理後

12、，未經(jīng)冷作加工，而經(jīng)自然時(shí)效硬化至穩(wěn)定狀態(tài)者。因此，即使施行矯正，亦為冷加工效果之小者。T5T5由高溫加工後冷卻，再經(jīng)人工時(shí)效處理者：如鑄件或擠型料，由高溫之製造過程後冷卻，未經(jīng)冷作加工而經(jīng)人工時(shí)效硬化處理者。因此，即使施行矯正，亦為冷加工效果之小者。T6T6固溶化熱處理後，經(jīng)人工時(shí)效硬化處理者：經(jīng)固溶化熱處理後，未經(jīng)冷作加工而經(jīng)人工時(shí)效硬化處理者。因此，即使施行矯正，亦為冷加工效果之小者。T7T7固溶化熱處理後，再經(jīng)安定化處理者：經(jīng)固溶化熱處理後，為調(diào)整特別性質(zhì)，以超過獲得最大強(qiáng)度之人工時(shí)效硬化處理?xiàng)l件，施以過時(shí)效處理者。T8T8固溶化熱處理後，經(jīng)冷加工及人工時(shí)效硬化處理者：經(jīng)固溶化熱處理後

13、，再經(jīng)冷加工以添加強(qiáng)度，並經(jīng)人工時(shí)效硬化處理者。T9T9固溶化熱處理後，經(jīng)人工時(shí)效硬化處理及冷加工者：經(jīng)固溶化熱處理後，再經(jīng)人工時(shí)效硬化處理及冷作加工以添加強(qiáng)度。T1T10 0由高溫加工後冷卻，再經(jīng)冷加工及人工時(shí)效硬化處理者：如擠型料，由高溫之製造過程後冷卻，再經(jīng)冷作加工以添加強(qiáng)度，並經(jīng)人工時(shí)效硬化處理者鈦及鈦合金鈦及鈦合金鈦金屬在1791年被克拉普羅斯Klaproth發(fā)現(xiàn)，在地球的含量僅次於鋁、鐵、鎂的金屬物質(zhì)，其之所以命名為“鈦，是以希臘神 (Titan，泰坦) 為名，鈦合金具有分量輕、強(qiáng)度大、彈性高、耐熱性強(qiáng)、耐低溫性能及耐腐蝕等優(yōu)特性，因此鈦合金於1957年開始被廣泛的運(yùn)用在太空及航空

14、科技上，被譽(yù)為“未來的金屬，是具相當(dāng)發(fā)展出路的工程資料。鈦合金可以運(yùn)用在航海業(yè)、化工業(yè)、電子業(yè)、電鍍業(yè)、食品業(yè)、醫(yī)療設(shè)備、發(fā)電廠、海水淡化系統(tǒng)、鐘錶、電腦、廚具、藝品都可看到鈦金屬之產(chǎn)品，甚至行動(dòng)電話外殼亦有用到，另外還有像人工植齒/牙套、人工骨骼等等都可以利用鈦合金特性來製作廢品。 鈦及鈦合金之分類鈦及鈦合金之分類純鈦金屬：具有優(yōu)越的機(jī)械加工成型性 以 Ti-75表示。 -Titanium : 鈦在室溫中以六邊形晶體，商品標(biāo)示為8Al-1Mo-1V-Ti(簡稱Ti8-1-1)。- -Titanium : 鈦結(jié)晶同時(shí)具有六邊形晶體及體心立方，商品標(biāo)示為Ti-6Al-4V。 -Titanium

15、: 鈦結(jié)晶為體心立方，商品標(biāo)示為Ti-13V-11Cr-3Al 。鈦及鈦合金鈦及鈦合金特點(diǎn)：任務(wù)溫度可到427 左右極佳的防腐性加工時(shí)必須與空氣隔絕鈦金屬熔點(diǎn) 1668鈦金屬沸點(diǎn) 3000純鈦，鈦合金(Alpha-Beta)之原資料顏色為灰色，而Beat鈦則呈深灰色。Beta鈦之資料抗拉強(qiáng)度比鈦合金(Alpha-Beta)好，而鈦合金(Alpha-Beta)之抗拉強(qiáng)度則較純鈦強(qiáng)。鎂合金(Magnesium Alloys)鎂質(zhì)量輕，比剛性與比強(qiáng)度極佳，在金屬分別佔(zhàn)第一位與第二位(比強(qiáng)度僅次於鈦)，是最輕的結(jié)構(gòu)用金屬。近年來全球性的潮流，是節(jié)省能源與環(huán)保要素需求相互配合，使得鎂合金由航太用金屬擴(kuò)散

16、至商業(yè)用金屬根本資料。鎂合金物理特性：鎂的原子結(jié)構(gòu)是六方形狀堆積，密度( 20 ) 1：1.738、熔點(diǎn)：650、沸點(diǎn)：1103 8、是屬於活性的金屬，具有高度自燃性。航空商品為AZ31B鎂合金資料特性鎂合金資料特性質(zhì)輕較鋁輕1/3，僅是鐵的1/4重，單位強(qiáng)度與鋼性優(yōu)於鋁與鐵)。尺吋安定性高，不易因環(huán)境溫度變化及時(shí)間而改變。吸震性佳，可降低噪音，增長機(jī)械裝置壽命。無磁性(能防電磁波干擾)?？刮g性佳、耐磨性佳。熱傳導(dǎo)性佳、可鑄性、可焊性佳、易加工。為新一代鋁合金的替代品。銅及銅合金銅及銅合金銅是人類最早發(fā)現(xiàn)的古老金屬之一，早在三千多年前人類就開始運(yùn)用銅。銅具有許多可貴的物理化學(xué)特性，例如其熱導(dǎo)率

17、和電導(dǎo)率都很高，化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)，抗張強(qiáng)度大，易熔接，具抗蝕性、可塑性、延展性。純銅可拉成很細(xì)的銅絲，製成很薄的銅箔。能與鋅、錫、鉛、錳、鈷、鎳、鋁、鐵等金屬構(gòu)成合金。純銅主要用途為電導(dǎo)體，此外在散熱器及熱交換器也具有主要的位置。黃銅黃銅(Brass)銅和鋅合金俗稱黃銅。是銅合金中應(yīng)用最廣的銅和鋅合金俗稱黃銅。是銅合金中應(yīng)用最廣的合金。合金。此相具有此相具有FCCFCC體結(jié)構(gòu)，而體結(jié)構(gòu)，而銅相對(duì)柔軟、具延銅相對(duì)柔軟、具延性和易於冷加工。在室溫黃銅合金具高鋅含量性和易於冷加工。在室溫黃銅合金具高鋅含量並含並含和和相。相。相是有序相是有序BCCBCC晶體結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)且比且比相更強(qiáng)硬；結(jié)果，相更強(qiáng)硬；結(jié)

18、果，+合金通常是合金通常是熱加工。黃銅合金的某些常見應(yīng)用包括服裝飾熱加工。黃銅合金的某些常見應(yīng)用包括服裝飾物、彈砲外殼、自動(dòng)散熱片、音樂裝備、電子物、彈砲外殼、自動(dòng)散熱片、音樂裝備、電子封裝和錢幣等。封裝和錢幣等。銅及其合金銅及其合金 - -青銅青銅bronzebronze青銅是銅和數(shù)種其它元素包括錫、鋁、矽和鎳青銅是銅和數(shù)種其它元素包括錫、鋁、矽和鎳的合金。這些合金比黃銅強(qiáng)硬，它們也具高度的合金。這些合金比黃銅強(qiáng)硬，它們也具高度的抗蝕性。最常見可析出硬化的銅合金是斂銅。的抗蝕性。最常見可析出硬化的銅合金是斂銅。它們擁有極優(yōu)性質(zhì)的組合：抗拉強(qiáng)度有它們擁有極優(yōu)性質(zhì)的組合：抗拉強(qiáng)度有140MPa1

19、40MPa200,000psi200,000psi那樣高，有極佳電和耐蝕性質(zhì)，那樣高，有極佳電和耐蝕性質(zhì)，當(dāng)適當(dāng)潤滑有極佳耐磨耗性；它們可以用鑄造、當(dāng)適當(dāng)潤滑有極佳耐磨耗性；它們可以用鑄造、熱加工或冷加工。藉著析出硬化熱處理可獲得熱加工或冷加工。藉著析出硬化熱處理可獲得高強(qiáng)度。高強(qiáng)度。複合資料複合資料複合資料由基材(Matrix)及強(qiáng)化材複合而成基材： 橡膠、塑膠、金屬、陶瓷強(qiáng)化材： 粒子、短纖維、長纖維(連續(xù)纖維) 、薄片、織布纖維強(qiáng)化橡膠(Fiber reinforced rubber),FRR纖維強(qiáng)化塑膠(Fiber reinforced plastic),FRP纖維強(qiáng)化金屬(Fiber

20、 reinforced metal),FRM纖維強(qiáng)化陶瓷(Fiber reinforced ceramic)FRC纖維強(qiáng)化橡膠纖維強(qiáng)化橡膠天然樹汁液塗於布上輪胎纖維強(qiáng)化塑膠纖維強(qiáng)化塑膠FRP高模數(shù) (modulus或稱彈性率 )樹脂陸續(xù)研製勝利，使複合資料的種類逐漸增多，應(yīng)用範(fàn)圍擴(kuò)大。石墨纖維 /環(huán)氧樹脂、克維拉纖維 /環(huán)氧樹脂、碳素纖維 /聚醞亞胺樹脂、碳素纖維 /碳素(carbon/carbon,C/C)等組合而邁向所謂尖端複合資料 的開發(fā)與實(shí)用化階段，並繼續(xù)發(fā)展至今。纖維強(qiáng)化金屬纖維強(qiáng)化金屬FRM將耐熱性、高模數(shù)、高強(qiáng)度纖維埋入金屬基材可以複合成耐熱性優(yōu)異的複合資料。 FRM的加工比FRP困難。以致FRM產(chǎn)量的添加及應(yīng)用範(fàn)圍的擴(kuò)大都比FRP緩慢。 B/Al(棚纖維/鋁金屬)可作為結(jié)構(gòu)資料。 發(fā)展至近年能用於金屬複合資料的金屬有Al、Mg、Ti、Cu、Pb等，至於纖維有B、 SiC、B4C/B、SiC/B。纖維強(qiáng)化陶瓷纖維強(qiáng)化陶瓷FRC陶瓷的弱點(diǎn)是脆性，優(yōu)點(diǎn)是耐高熱。 陶瓷複合資料屬