航空宇宙用アルミニウム合金およびステンレス鋼部品
航空宇宙用途の部品を加工する場合、部品の形状、重量、耐久性など、多くの要因を考慮する必要があります。これらの要因は、航空機の飛行価値に影響を与えます。長年にわたり、航空宇宙用途に好まれる材料はアルミニウム合金でした。しかし、現代のジェット機では、それは構造の 20% しか占めていません。
しかし、軽量航空機の需要により、現代の航空宇宙産業では炭素強化ポリマーとハニカム材料の使用が増加しています。近年、航空宇宙メーカーはアルミニウム合金の代替品の研究を開始しており、その 1 つが航空グレードのステンレス鋼です。新しい航空機部品でのこのステンレス鋼の使用が増加しています。この記事では、現代の航空機におけるアルミニウム合金とステンレス鋼の使用と違いについて説明します。
航空宇宙用アルミニウム合金部品
航空宇宙用アルミ合金部品
アルミニウムは比較的軽い素材で、重量は約 2.7 g/cm3 (グラム/立方センチメートル) です。アルミニウムはステンレス鋼よりも軽量で安価ですが、強度と耐食性はステンレス鋼ほど良くありません。ステンレス鋼は、耐久性と強度においてアルミニウムよりも優れています。
航空宇宙産業の多くの面でアルミニウム合金の使用は減少していますが、現代の航空機ではアルミニウム合金が依然として広く使用されています。多くの特定の用途において、アルミニウムは依然として強力で軽量な素材です。延性が高く加工が容易なため、多くの複合材やチタンに比べて比較的安価です。また、銅、マグネシウム、マンガン、亜鉛などの他の金属と合金化するか、冷間または熱処理によってさらに強化することもできます。アルミニウムが空気にさらされると、密接な化学酸化結合がアルミニウムを環境から隔離します。この機能により、非常に耐食性が高くなります。
航空部品の製造に使用される最も一般的なアルミニウム合金には、次のものがあります。
アルミニウム合金 7075 (アルミニウム/亜鉛)
アルミニウム合金 7475-02 (アルミニウム/亜鉛/マグネシウム/シリコン/クロム)
アルミニウム合金 6061 (アルミニウム/マグネシウム/シリコン)
7075はアルミニウムと亜鉛の組み合わせです。これは、航空宇宙用途で最も一般的に使用される合金です。優れた機械的特性、延性、強度、耐疲労性を備えています。
7475-02 はアルミニウム、亜鉛、シリコン、クロムの組み合わせで、6061 にはアルミニウム、マグネシウム、シリコンが含まれています。どの合金が必要かは、エンドの意図する用途に完全に依存します。多くのアルミニウム合金航空機部品は純粋に装飾用ですが、一部の部品は航空機の機能に不可欠であり、特定の特性を持たなければなりません。
アルミニウム スカンジウムは、航空宇宙産業で一般的に使用されるアルミニウム合金です。アルミニウムにスカンジウムを添加すると、金属の強度と耐熱性を高めることができます。また、アルミスカンジウムを使用することで燃費も向上します。鋼やチタンなどの高密度材料の代替となるため、これらの材料をより軽量なアルミニウム スカンジウムに置き換えることで、軽量化と燃費の向上を実現できます。
航空宇宙用途のステンレス鋼部品
航空宇宙産業では、ステンレス鋼はアルミニウムと比較して驚くべき選択のようです。ステンレス鋼は重いですが、航空宇宙用途での使用が最近増加しています。
ステンレス鋼とは、鉄の腐食を防ぎ、耐熱性を提供する化合物であるクロムを少なくとも 11% 含む一連の鉄基合金を指します。さまざまな種類のステンレス鋼には、元素窒素、アルミニウム、シリコン、硫黄、チタン、ニッケル、銅、セレン、ニオブ、モリブデンが含まれます。ステンレス鋼の種類を3つの数字で分類・表示しています。一般的に使用されているステンレス鋼は約10分の1ですが、ステンレス鋼のグレードは150以上あります。また、ステンレス鋼は板、板、棒、線、パイプなど様々な用途に対応できます。ステンレス鋼には、主に結晶構造によって分類される 5 つの主なグループがあります。これらのグループは、オーステナイト系、フェライト系、マルテンサイト系、二相系、析出硬化系ステンレス鋼です。
