《轻型结构材料》PPT课件

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1、轻型结构材料10应化（1）班魏美秀、陈小霞、许文华2012-11-21分类铝锂合金纤维材料一、铝锂合金铝锂合金发展史：1.1825年丹麦的奥斯特以无水三氯化铝与钾汞齐作用，在蒸发去汞后得到金属铝。2.1854年德维尔用金属钠还原氯化钠和氧化铝的熔盐，也能制得金属铝。3.1886年美国霍尔和法国埃鲁分别发明的电解氧化铝和冰晶石熔盐的制铝法。4.1983年在巴黎国际航空博览会上，世界上两家最大的铝合金生产企业——英国阿尔康铝业公司和美国阿尔考铝业公司，同时宣布研制成功新的革命性材料——铝锂合金。专家们认为，铝锂合金是从1943年发明铝锌系高强合金以来，铝合金研究和开发的又一个里程碑。铝锂合

2、金的特点密度低比强度比刚度高耐热性和抗应力低温性能好具有良好的耐腐蚀性能具有非常好的超塑性铝锂合金优点锂是世界上最轻的金属元素。把锂作为合金元素加到金属铝中，就形成了铝锂合金。加入锂之后，可以降低合金的比重，增加刚度，同时仍然保持较高的强度、较好的抗腐蚀性和抗疲劳性以及适宜的延展性。因为这些特性，这种新型合金受到了航空、航天以及航海业的广泛关注。正是由于这种合金的许多优点，吸引着许多科学家对它进行研究，铝锂合金的开发事业犹如雨后春笋般迅速发展起来了。新材料是航空航天技术的重要基础，航空航天技术的发展又不断对材料科学提出新的问题和要求。铝锂合金是近十几年来航空金属材料中发展最为迅速的一个

3、领域。铝锂合金是航空技术一种新材料铝锂合金的航空应用Al-Li合金已经在军用飞机、民用客机和直升飞机上使用或试用，主要用于机身框架、襟翼翼肋，垂直安定面、整流罩、进气道唇口、舱门、燃油箱等等。早在20世纪50年代，美国就开发了x2020铝锂合金后来用来取代7075用于RA-SC预警机。美国一公司将C-155铝锂合金用于波音777和空中客车A330/340飞机的垂尾和平尾，该合金比普通铝合金有更好的抗疲劳性能和高的强度。其中A330/340飞机每架使用Al-Li合金650kg，可使飞机减重达4250kg，可以提高有效载荷及降低燃料消耗。麦道公司的C-17运输机使用了铝锂合金板材和挤压型材

4、制造货舱的地板梁、襟翼副翼蒙皮等结构，用量达2.8t，比用普通铝合金减重208kg，法国幻影式战斗机上也大量应用铝锂合金，其成本低于热固塑料和金属基复合材料Al-Li合金在俄罗斯的航天业中也有很多的应用。俄罗斯在1450合金基础上添加0.20%的Sc元素研制出1460合金，有更优良的性能，将其应用于大型运载火箭“能源号”的结构件上。此外，还用在其它火箭、“暴风雪”号航天飞机和空间站的结构件上。二、纤维材料玻璃纤维碳纤维碳化硅纤维等其他无机纤维芳酰胺纤维金属纤维晶须1玻璃纤维glass-fiber用玻璃制成的纤维，成分为二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化硼、氧化镁、氧化钠等。。玻璃纤维具有耐

5、高温、不可燃、吸湿性小、抗拉强度高、伸长率小、电绝缘性能良好、不腐烂、化学稳定性好等优点，但性脆、耐磨性差。生产玻璃纤维的主要原料是石英砂、氧化铝和叶蜡石、石灰石、白云石、硼酸、纯碱、芒硝、萤石等。生产方法分为两类，一类是将熔融玻璃直接制成纤维；另一类是将熔融玻璃先制成直径20毫米的玻璃球或棒，再以多种方式加热重熔后制成直径3～8微米的纤维。玻璃纤维按形态和长度，可分为连续纤维、定长纤维和玻璃棉；按根据玻璃中碱含量的多少，可分为无碱、高碱、中碱等玻璃纤维。通过铂合金板以机械拉丝方法拉制的无限长玻璃纤维，称为连续玻璃纤维，通称长纤维。通过辊筒或气流制成的非连续玻璃纤维，称为定长玻璃纤维，

6、通称短纤维。借离心力或高速气流制成的细、短、絮状玻璃纤维，称为玻璃棉。无碱玻璃纤维（氧化钠0～2％，属铝硼硅酸盐玻璃）、中碱玻璃纤维（氧化钠8％～12％，属含硼或不含硼的钠钙硅酸盐玻璃）和高碱玻璃纤维（氧化钠13％以上，属钠钙硅酸盐玻璃）。2碳纤维含碳量在90％以上的高强度高模量纤维，含碳量在99％以上的称为石墨纤维。碳纤维具有元素碳的各种优良性能，如比重小、耐热性极好、热膨胀系数小、导热系数大、耐腐蚀性和导电性良好等。同时，它又具有纤维般的柔曲性，可进行编织加工和缠绕成型。碳纤维最优良的性能是比强度和比模量高，它和树脂形成的复合材料的比强度和比模量比钢和铝合金还高3倍左右。碳纤维复合

7、材料应用在宇宙飞船、导弹和飞机上，可以显著减轻重量，提高有效载荷，改善性能，是航天工业的重要结构材料。碳纤维中碳原子呈层状结构，它的制造过程就是从有机聚合物制成层状结构聚合物的过程。目前各国工业用的碳纤维原料有聚丙烯腈纤维、粘胶丝和沥青纤维三种。聚丙烯腈基碳纤维性能好，炭化得率较高(50～60％)，因此以聚丙烯腈制造的碳纤维约占总碳纤维产量的95％。以粘胶丝为原料制碳纤维炭化得率只有20～30％，这种碳纤维碱金属含量低，特别适宜作烧蚀材料。以沥