Tình trạng và triển vọng ứng dụng của hợp kim nhôm trong lĩnh vực hàng không vũ trụ

Trạng thái ứng dụng

• Sử dụng rộng rãi trong các thành phần quan trọng: Hợp kim nhôm, với các đặc tính cơ học tuyệt vời, mật độ thấp và khả năng gia công tốt, đã được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực hàng không vũ trụ. Trong ngành hàng không, chúng được sử dụng rộng rãi trong việc sản xuất các thành phần cấu trúc như thân máy bay, cánh, bộ nối và hệ thống hạ cánh. Trong lĩnh vực hàng không vũ trụ, chúng được sử dụng rộng rãi trong các thành phần quan trọng như động cơ tên lửa, buồng đốt oxy lỏng, hệ thống đẩy và các thành phần cấu trúc.

• Loại Hợp Kim Chính: Các hợp kim nhôm series 2000 và 7000 là những loại được sử dụng phổ biến nhất trong lĩnh vực hàng không vũ trụ. Các hợp kim nhôm series 2000, chủ yếu bao gồm nhôm, đồng và magie, có khả năng chịu nhiệt tuyệt vời và phù hợp để chế tạo các bộ phận chịu nhiệt cao trong ứng dụng hàng không vũ trụ, chẳng hạn như các bộ phận chịu nhiệt hoạt động ở nhiệt độ từ 150°C đến 250°C, các thành phần cấu trúc hàn chịu nhiệt và các chi tiết rèn. Các hợp kim nhôm series 7000, chủ yếu bao gồm nhôm, kẽm, magie và đồng, có thể được tăng cường thông qua xử lý nhiệt. Khả năng gia công tuyệt vời, khả năng chống ăn mòn và độ dai cao của chúng làm cho chúng trở thành vật liệu cấu trúc chính trong ngành hàng không. Ví dụ, lớp da cánh trên và dầm cánh của máy bay Boeing 777 được làm từ hợp kim nhôm series 7000.

• Đổi mới công nghệ thúc đẩy nâng cấp ứng dụng: Với sự tiến bộ không ngừng của công nghệ, các loại vật liệu hợp kim nhôm mới và công nghệ chế tạo đã xuất hiện. Ví dụ, hợp kim nhôm được tăng cường bằng phân tán oxit do đội ngũ giáo sư Hà Tồn Niên từ Đại học Thiên Tân phát triển đã thành công trong việc tăng nhiệt độ hoạt động của hợp kim nhôm từ 350°C lên 500°C, giải quyết vấn đề sử dụng hợp kim nhôm trong môi trường nhiệt độ cao trên 400°C. Điều này cung cấp một vật liệu có hiệu suất vượt trội cho các ứng dụng hàng không vũ trụ trong môi trường nhiệt độ cao. Ngoài ra, sự phát triển của các quy trình sản xuất sáng tạo như luyện kim bột và phun đúc cũng đã làm cho việc sản xuất vật liệu hợp kim nhôm nhẹ với hiệu suất tốt hơn trở thành khả thi.

• Phát triển trong nước: Nghiên cứu của Trung Quốc về hợp kim nhôm cường độ cao và độ dai cao bắt đầu tương đối muộn, ban đầu chủ yếu tập trung vào việc sao chép các hợp kim nước ngoài. Trong những năm gần đây, Trung Quốc đã tăng cường nỗ lực nghiên cứu và phát triển, hình thành lực lượng liên kết giữa viện nghiên cứu và doanh nghiệp để hoàn thành một loạt dự án quốc gia lớn và đạt được kết quả tốt. Hiện nay, Trung Quốc cơ bản đã có khả năng sản xuất hàng loạt vật liệu hợp kim nhôm cường độ cao, đáp ứng nhu cầu ứng dụng của các dự án quốc gia lớn. Tuy nhiên, so với trình độ tiên tiến quốc tế, vẫn còn khoảng cách ở nhiều khía cạnh như đa số sản phẩm là bản sao, nghiên cứu cơ bản yếu và thiết bị sản xuất, chế biến lỗi thời.

Tiềm năng ứng dụng

• Sự tăng trưởng quy mô thị trường: Dự đoán rằng quy mô thị trường toàn cầu của hợp kim nhôm dùng trong ứng dụng hàng không vũ trụ sẽ tăng trưởng với tốc độcompoundhàng năm là 5,50% từ năm 2024 đến 2029. Đến năm 2029, quy mô thị trường toàn cầu của hợp kim nhôm dùng trong ứng dụng hàng không vũ trụ dự kiến đạt 99,343 tỷ nhân dân tệ. Sự tăng trưởng liên tục của quy mô thị trường phản ánh triển vọng nhu cầu rộng lớn đối với hợp kim nhôm trong lĩnh vực hàng không vũ trụ.

• Sự tăng trưởng nhu cầu về hợp kim nhôm hiệu suất cao: Sự phát triển liên tục của công nghệ hàng không vũ trụ đã đặt ra những yêu cầu cao hơn đối với hiệu suất vật liệu. Trong tương lai, nhu cầu về các loại hợp kim nhôm có độ mạnh cao, độ dai cao, khả năng chống ăn mòn cao và chịu nhiệt cao sẽ tiếp tục tăng lên. Ví dụ, các hợp kim nhôm-lithi, với mật độ thấp hơn và các đặc tính tổng hợp xuất sắc, được kỳ vọng sẽ được sử dụng rộng rãi hơn trong lĩnh vực hàng không vũ trụ. Chúng có thể được dùng để sản xuất các thành phần cấu trúc chính của máy bay, tên lửa, tàu vũ trụ và hệ thống vũ khí để đáp ứng nhu cầu giảm trọng lượng và cải thiện hiệu suất của các sản phẩm hàng không vũ trụ.

• Công nghệ Sản xuất Tiên tiến Nâng cao Ứng dụng Hợp kim Nhôm: Sự phát triển của các công nghệ sản xuất tiên tiến như in 3D đã mang lại cơ hội mới cho việc ứng dụng hợp kim nhôm trong lĩnh vực hàng không vũ trụ. Với công nghệ in 3D, có thể sản xuất các linh kiện hợp kim nhôm có hình dạng phức tạp và độ chính xác cao, điều này có thể nâng cao hiệu suất sản xuất, giảm chi phí và mở rộng thêm phạm vi ứng dụng của hợp kim nhôm trong lĩnh vực hàng không vũ trụ.

• Các Yếu tố Cần Xem xét cho Phát triển Bền vững: Trong bối cảnh bảo vệ môi trường và phát triển bền vững, khả năng tái chế và giá trị tái sinh của hợp kim nhôm sẽ nhận được nhiều sự chú ý hơn. Phát triển công nghệ hợp kim nhôm tái sinh và tăng tỷ lệ tái chế của hợp kim nhôm không chỉ giúp giảm tiêu thụ tài nguyên và chi phí sản xuất mà còn góp phần giảm tác động đến môi trường, phù hợp với yêu cầu về phát triển bền vững trong lĩnh vực hàng không vũ trụ.