Легура на алуминиум-литиум

Алуминиум-литиумските легури (легури Al-Li) се збир на легури на алуминиум и литиум, често вклучувајќи и бакар и циркониум. Бидејќи литиумот е елементарен метал со најмалку густина, овие легури се значително помалку густи од алуминиумот. Комерцијалните легури Al–Li содржат до 2,45% литиум по маса.
1 Кристална структура
Легурирањето со литиум ја намалува структурната маса за три ефекти:
; Поместување
: Атомот на литиум е полесен од атом на алуминиум; секој атом на литиум потоа поместува еден алуминиумски атом од кристалната решетка одржувајќи ја структурата на решетката. Секој 1% од масата на литиум додаден во алуминиум ја намалува густината на добиената легура за 3% и ја зголемува цврстината за 5%. Овој ефект работи до границата на растворливост на литиум во алуминиум, која е 4,2%.
; Стврднување на решетката
: Воведувањето на друг тип на атом во кристалот ја истегнува решетката, што помага да се блокираат дислокациите. Така, добиениот материјал е појак, што овозможува помалку да се користи.
; Стврднување на преципитацијата
: Кога правилно старее, литиумот формира метастабилна Al<sub>3</sub>Li фаза (δ') со кохерентна кристална структура. Овие талози го зајакнуваат металот со попречување на движењето на дислокација при деформација. Талозите не се стабилни, сепак, и мора да се внимава да се спречи прекумерно стареење со формирањето на стабилната фаза AlLi (β). Ова, исто така, создава слободни зони со талог (PFZs) обично на границите на зрната и може да ја намали отпорноста на корозија на легурата.
Кристалната структура за Al<sub>3</sub>Li и Al-Li, иако се базира на коцкестиот кристален систем, се многу различни. Al <sub>3</sub> Li покажува речиси иста големина на решеткаста структура како чист алуминиум, освен што атоми на литиум се присутни во аглите на единицата ќелија. Структурата Al<sub>3</sub>Li е позната како AuCu<sub>3</sub>, L1<sub>2</sub>, или Pm m и има параметар на решетка од 4,01 Å. Структурата Al–Li е позната како структура NaTl, B32 или Fd m, која е направена и од литиум и од алуминиум со претпоставка дека има дијамантски структури и има параметар на решетка од 6,37 Å. Интератомското растојание за Al-Li (3.19 Å) е помал или од чист литиум или од алуминиум.
2 Употреба
Легурите Al-Li се првенствено од интерес за воздушната индустрија поради нивната предност во тежината. На патничките авиони со тесно тело, Arconic (поранешен Alcoa ) тврди до 10% намалување на тежината во споредба со композитите, што доведува до 20% подобра ефикасност на горивото, по пониска цена од титаниум или композити. Алуминиум-литиумските легури првпат се користеа во крилата и хоризонталниот стабилизатор на северноамериканскиот воен авион А-5 Вигиланте . Други легури Al–Li се употребени во кората на долните крила на Ербас A380, внатрешната структура на крилата на Ербас A350, трупот на Ербас А220 (каде што легурите сочинуваат 24% од трупот), товарниот под на Boeing 777X, и лопатките на вентилаторот на турбофан моторот на авионот Pratt &amp;amp; Whitney PurePower . Тие исто така се користат во резервоарите за гориво и оксидатор во лансирањето SpaceX Falcon 9, кочниците во Формула 1 и хеликоптерот AgustaWestland EH101 .
Третата и последна верзија на надворешниот резервоар на американскиот вселенски шатл била главно направена од легура Al–Li 2195 . Дополнително, легурите Al-Li се користат и во предниот адаптер за Кентаур во ракетата Atlas V, во вселенското летало Орион, и требало да се користат во планираните ракети Ares I и Ares V (дел од откажаната програма Constellation ).
Легурите Al-Li обично се спојуваат со заварување со триење со мешање . Некои Al-Li легури, како што е Weldalite 049, може да се заваруваат конвенционално; сепак, овој имот доаѓа по цена на густината; Weldalite 049 има приближно иста густина како 2024 алуминиум и 5% поголем модул на еластичност . Al–Li се произведува и во ролни широки до , што може да го намали бројот на спојувања.
Иако легурите на алуминиум-литиум генерално се супериорни во однос на легурите алуминиум-бакар или алуминиум-цинк во крајниот сооднос сила-тежина, нивната слаба јачина на замор при компресија останува проблем, кој е само делумно решен во 2016 година. Исто така, високите трошоци (околу 3 пати или повеќе отколку за конвенционалните алуминиумски легури), слабата отпорност на корозија и силната анизотропија на механичките својства на валани производи од алуминиум-литиум резултираа со недостаток на употреба.
3 Список на легури на алуминиум-литиум
Настрана од неговата формална ознака со четири цифри што произлегува од неговиот состав на елементи, легурата на алуминиум-литиум е исто така поврзана со одредени генерации, првенствено врз основа на тоа кога е првпат произведена, но секундарно на неговата содржина на литиум. Првата генерација траеше од првичното заднинско истражување на почетокот на 20 век до нивната прва примена на авиони во средината на 20 век. Составена од легури што требаше директно да ги заменат популарните легури од 2024 и 7075 , втората генерација на Al-Li имаше висока содржина на литиум од најмалку 2%; оваа одлика предизвика големо намалување на густината, но резултираше со некои негативни ефекти, особено во цврстината на фрактурата . Третата генерација е актуелната генерација на производот Al-Li што е достапен и доби широка прифатеност кај производителите на авиони, за разлика од претходните две генерации. Оваа генерација ја намали содржината на литиум на 0,75-1,8% за да ги ублажи тие негативни одлики додека задржува дел од намалувањето на густината; густината на третата генерација на Al-Li се движи од 2,63 до 2,72 г на цубичен цм.
3.1 Легури од прва генерација (1920-1960)
+Првата генерација легури, Име/број на легура, употреба
1230 (VAD23), Ту-144
1420, Трупови на авиони на МиГ-29, резервоари за гориво и пилотски кабини; Су-27 ; Ту-156, Ту-204 и Ту-334 ; Јак-36 и Јак-38 трупови
1421
2020, A-5 Vigilante крила и хоризонтални стабилизатори
3.2 Легури од трета генерација (1990-ти-2010-ти)
+Трета генерација легури, Име/број на легура, употреба
2050 (AirWare I-Gauge), Носач на екипажот Арес I – горна фаза; А350 крилни ребра; А380 засилување на долните крила
2055
2060 (C14U)
2065
2076
2096
2098
2099 (C460), А380 жици, екструдирани попречни греди, надолжни греди и шини на седиштата; Боинг 787
2195, Носач на екипажот Арес I – горна фаза; Последна ревизија на Суперлесниот надворешен резервоар на вселенскиот шатл резервоари со гориво Falcon 9 <ref>
2196, A380 екструдирани попречни греди, надолжни греди и шини на седиштата
2198 (AirWare I-Form), Кожата на трупот на сериите A350 и CS ; Фалкон 9 ракета од втора фаза
2199 (C47A)
2296
2297, Прегради на F-16
2397, прегради F-16 ; Спејс шатл Супер лесниот надворешен резервоар меѓутенковски потисни панели
Ал-Ли ТП-1
C99N
3.3 Други легури
* 1424 алуминиумска легура
* 1429 алуминиумска легура
* 1441K алуминиумска легура
* 1445 алуминиумска легура
* V-1461 алуминиумска легура
* V-1464 алуминиумска легура
* V-1469 алуминиумска легура
* V-1470 алуминиумска легура
* 2094 легура на алуминиум
* 2095 легура на алуминиум ( Weldalite 049 )
* 2097 легура на алуминиум
* 2197 алуминиумска легура
* 8025 алуминиумска легура
* 8091 алуминиумска легура
* 8093 алуминиумска легура
* CP 276
4 Поврзано
* Алуминиумска легура
5 Наводи
6 Библиографија
**