航空用材料簡介

飛機(jī)用材料鋼（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。較常見鋼鐵分類系根據(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（alloysteel)：合金元素總量少于5%高合金鋼：合金元素總量超過于5%工具鋼佳工機(jī)電網(wǎng)鋼鐵材料規(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)AISI(美國鋼鐵協(xié)會)JIS(日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn))DIN(德國工業(yè)標(biāo)準(zhǔn))佳工機(jī)電網(wǎng)SAE規(guī)范以四或五位阿拉伯?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、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硅錳鋼第二位數(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%%。有時在標(biāo)號尾部另加一英文字母以表示成分或特性。佳工機(jī)電網(wǎng)低碳鋼所有鋼種中，最大產(chǎn)量系落在低碳這一類的范圍內(nèi)。其含碳量通常少于0.25%，因此對于形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，添加濃度有通常小于5﹪，甚至更低。強(qiáng)化機(jī)構(gòu)是藉高溫?zé)峒庸r產(chǎn)生析出物，因此具有析出硬化及晶粒細(xì)化等功效，故其強(qiáng)化比低碳平碳鋼強(qiáng)度高。佳工機(jī)電網(wǎng)中碳鋼中碳鋼其碳濃度約介于0.25﹪至0.55%之間。這些鋼材可藉著沃斯田鐵化，淬火然后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)使用，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能力，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。佳工機(jī)電網(wǎng)高碳鐵高碳鋼通常具有碳含量介于0.6wt﹪至1.4wt%之間的鋼材，是碳鋼中最硬最強(qiáng)，而延展性最低者，其中工具鋼為代表。它們幾乎總是以硬化和回火狀況使用，如此特別是在耐磨耗的工件上使用，通常含有鉻、釩、鎢和鉬合金。這些合金元素易與碳結(jié)合形成很硬和耐磨耗碳化物之化合物（如Cr23C6，V4C3,Mo2C和WC等）。佳工機(jī)電網(wǎng)不銹鋼（StainlessSteels）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)樗鼈兪菬o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。佳工機(jī)電網(wǎng)鑄鐵（CastIron）通常鑄鐵是鐵合金的加上高達(dá)3.0﹪至4.5%之碳而稱之。其與碳鋼一般，均可再添加其他合金元素，已進(jìn)一步強(qiáng)化鑄鐵的各項機(jī)械性能。對大部份鑄鐵而言，碳系以石墨形式存在。最常見鑄鐵包括灰鑄鐵、球墨鑄鐵、白鑄鐵和展性鑄鐵等。佳工機(jī)電網(wǎng)灰鑄鐵（GrayCastIron）灰鑄鐵中碳與硅含量分別介于2.5wt﹪和4.0wt%之間以及1.0wt﹪和3.0wt%之間。對大部份灰鑄鐵而言，石墨是以片狀形式存在于基地內(nèi)，典型灰鑄鐵顯微組織片狀石墨，其破裂表面出現(xiàn)灰色狀，因而稱之為灰鑄鐵，其在工業(yè)上的用量極大。佳工機(jī)電網(wǎng)延性（或球墨）鑄鐵在鑄造之前加入少量鎂和鈰，或鎂或鈰到灰鑄鐵中會產(chǎn)生不一樣顯微結(jié)構(gòu)及機(jī)械性質(zhì)。石墨仍然形成，但是以球狀顆粒代替原先的片狀。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)并且更有延性。此類材料典型應(yīng)用包括閥、泵體、曲柄虹、齒輪，以及其它自動如切削零件。佳工機(jī)電網(wǎng)白鑄鐵和展性鑄鐵對低硅（含量少于1.0wt%硅）和快冷卻速率的鑄鐵而言，大部份碳是以雪明碳鐵代替石墨方式存在，此類合金的破壞表面呈白色外觀，因此被稱為白鑄鐵（Whitecastiron）。系以聚集或薔薇形式存在而被肥粒鐵或波來鐵基地包圍，形成肥粒鐵展性鑄鐵。代表性應(yīng)用包括聯(lián)結(jié)桿傳動齒輪、閥零件、輪船及其它重機(jī)使用上。佳工機(jī)電網(wǎng)鋁及鋁合金(AluminumAlloy)鋁的制法西元1886年美國化學(xué)家Hall及法國化學(xué)家H’eroult宣布以氧化鋁(Al2O3)置于冰晶石(Na3AlF6)溶液中，于大約950℃進(jìn)行電解。氧化鋁(Al2O3)制法利用鋁礬土礦浸于氫氧化鈉(NaOH)鋁及鋁合金是目前應(yīng)用最廣泛之飛機(jī)制造材料。佳工機(jī)電網(wǎng)鋁及鋁合金優(yōu)點(diǎn)重量輕，差不多是同體積銅或鋼的1/3重量。防腐蝕能力強(qiáng)。可反射輻射能—可見光、輻射熱、電磁波。導(dǎo)電及導(dǎo)熱能力強(qiáng)，且又是非鐵磁性。容易接合(焊接、鉚接或膠合)外觀及表面易處理機(jī)械性質(zhì)良好，經(jīng)加工處理后強(qiáng)度高、延展性高存量多

佳工機(jī)電網(wǎng)鋁及鋁合金缺點(diǎn)當(dāng)溫度升高超過200℃，強(qiáng)度大幅減弱當(dāng)溫度下降時傾向脆性材料佳工機(jī)電網(wǎng)鍛鋁(WroughtAluminum)(1)以機(jī)械方式成形輥制、抽拉、擠制通常以四位數(shù)字標(biāo)明第一位數(shù)字：合金成分1000系列：材料含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)為商用化合金材料佳工機(jī)電網(wǎng)鍛鋁(WroughtAluminum)(2)3000系列：錳(Manganese)為主要之成分

增加硬度4000系列：硅(Silicon)為主要之成分

為焊條之理想材料5000系列：鎂(Magnesium)為主要之成分

提高強(qiáng)度及抗腐蝕6000系列：鎂與硅為主要之成分以硅化鎂存在，可熱處理提高強(qiáng)度及易加工

佳工機(jī)電網(wǎng)鍛鋁(WroughtAluminum)(3)7000系列：鋅(Zinc)為主要之成分經(jīng)熱處理提高強(qiáng)度，為所有鋁合金中強(qiáng)度最高，有些第二位表示原產(chǎn)品以后修正其成分之次數(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佳工機(jī)電網(wǎng)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)致析出物，藉此種析出物，強(qiáng)化材料。這種現(xiàn)象叫析出硬化或時效硬化。非熱處理合金則無析出硬化現(xiàn)象(但也會有析出物)，故其強(qiáng)化作用通常借助一般的方法，如固溶體強(qiáng)化，加強(qiáng)化細(xì)晶強(qiáng)化。

佳工機(jī)電網(wǎng)鑄鋁(CastAluminum)以溶化之鋁壓入模型內(nèi)制成由4位數(shù)字來標(biāo)示1-純鋁99%以上

2-銅3-硅加入少量銅鎂4-硅5-鎂

7-鋅8-錫佳工機(jī)電網(wǎng)其他鋁-鋰，鋁-錫佳工機(jī)電網(wǎng)調(diào)質(zhì)符號基本定義基本符號定義說明F制造后之原狀態(tài)者未經(jīng)加工硬化或熱處理等特別調(diào)質(zhì)而僅經(jīng)由制造過程所得者。O退火后之狀態(tài)鍛鋁合金：增加延展性及形狀穩(wěn)定性而加以退火者。鑄鋁合金：為增加伸長或尺寸穩(wěn)定性而加以退火者。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)加工硬化而增加強(qiáng)度者。W經(jīng)固溶化熱處理者此調(diào)質(zhì)度僅適用于固溶化熱處理后立即自然時效者，且僅規(guī)定時效之時間，如W1/2hrT經(jīng)熱處理使其成為F、O、H以外之穩(wěn)定調(diào)質(zhì)度者不管有無加工硬化，為使其得穩(wěn)定調(diào)質(zhì)度而加以熱處理者。佳工機(jī)電網(wǎng)調(diào)質(zhì)度之細(xì)分T1由高溫加工后冷卻再經(jīng)自然時效者：如擠型料，由高溫之制造過程后冷卻，未經(jīng)冷作加工而經(jīng)自然時效硬化至穩(wěn)定狀態(tài)者。因此，即使施行矯正，亦為冷加工效果之小者。T2由高溫加工后冷卻，再經(jīng)冷加工及自然時效者：如擠型料，由高溫之制造過程后冷卻，再經(jīng)冷作加工以增加強(qiáng)度，并經(jīng)自然時效硬化至穩(wěn)定狀態(tài)者。T3固溶化熱處理后，再經(jīng)冷加工及自然時效者：經(jīng)固溶化熱處理后，再經(jīng)冷作加工以增加強(qiáng)度，并經(jīng)自然時效硬化至穩(wěn)定狀態(tài)者。T4固溶化熱處理后，經(jīng)自然時效者：經(jīng)固溶化熱處理后，未經(jīng)冷作加工，而經(jīng)自然時效硬化至穩(wěn)定狀態(tài)者。因此，即使施行矯正，亦為冷加工效果之小者。T5由高溫加工后冷卻，再經(jīng)人工時效處理者：如鑄件或擠型料，由高溫之制造過程后冷卻，未經(jīng)冷作加工而經(jīng)人工時效硬化處理者。因此，即使施行矯正，亦為冷加工效果之小者。T6固溶化熱處理后，經(jīng)人工時效硬化處理者：經(jīng)固溶化熱處理后，未經(jīng)冷作加工而經(jīng)人工時效硬化處理者。因此，即使施行矯正，亦為冷加工效果之小者。T7固溶化熱處理后，再經(jīng)安定化處理者：經(jīng)固溶化熱處理后，為調(diào)整特別性質(zhì)，以超過獲得最大強(qiáng)度之人工時效硬化處理條件，施以過時效處理者。T8固溶化熱處理后，經(jīng)冷加工及人工時效硬化處理者：經(jīng)固溶化熱處理后，再經(jīng)冷加工以增加強(qiáng)度，并經(jīng)人工時效硬化處理者。T9固溶化熱處理后，經(jīng)人工時效硬化處理及冷加工者：經(jīng)固溶化熱處理后，再經(jīng)人工時效硬化處理及冷作加工以增加強(qiáng)度。T10由高溫加工后冷卻，再經(jīng)冷加工及人工時效硬化處理者：如擠型料，由高溫之制造過程后冷卻，再經(jīng)冷作加工以增加強(qiáng)度，并經(jīng)人工時效硬化處理者佳工機(jī)電網(wǎng)鈦及鈦合金鈦金屬在1791年被克拉普羅斯（Klaproth）發(fā)現(xiàn)，在地球的含量僅次于鋁、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，鈦合金具有重量輕、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，因此鈦合金于1957年開始被廣泛的運(yùn)用在太空及航空科技上，被譽(yù)為“未來的金屬”，是具相當(dāng)發(fā)展前途的工程材料。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)、鐘表、電腦、廚具、藝品…都可看到鈦金屬之產(chǎn)品，甚至行動電話外殼亦有用到，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制作成品。佳工機(jī)電網(wǎng)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)晶同時具有六邊形晶體及體心立方，商品標(biāo)示為Ti-6Al-4V。-Titanium:鈦結(jié)晶為體心立方，商品標(biāo)示為Ti-13V-11Cr-3Al

。佳工機(jī)電網(wǎng)鈦及鈦合金特點(diǎn)：工作溫度可到427℃左右極佳的防腐性加工時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)之原材料顏色為灰色，而Beat鈦則呈深灰色。Beta鈦之材料抗拉強(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)。佳工機(jī)電網(wǎng)鎂合金(MagnesiumAlloys)『鎂』質(zhì)量輕，比剛性與比強(qiáng)度極佳，在金屬分別占第一位與第二位(比強(qiáng)度僅次于鈦)，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)保因素需要相互配合，使得鎂合金由航太用金屬擴(kuò)散至商業(yè)用金屬基本材料。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℃、是屬于活性的金屬，具有高度自燃性。航空商品為AZ31B佳工機(jī)電網(wǎng)鎂合金材料特性質(zhì)輕較鋁輕1/3，僅是鐵的1/4重，單位強(qiáng)度與鋼性優(yōu)于鋁與鐵)。尺吋安定性高，不易因環(huán)境溫度變化及時間而改變。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。為新一代鋁合金的代替品。佳工機(jī)電網(wǎng)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使用銅。銅具有許多可貴的物理化學(xué)特性，例如其熱導(dǎo)率和電導(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，制成很薄的銅箔。能與鋅、錫、鉛、錳、鈷、鎳、鋁、鐵等金屬形成合金。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地位。佳工機(jī)電網(wǎng)黃銅(Brass)銅和鋅合金俗稱黃銅。是銅合金中應(yīng)用最廣的合金。此相具有FCC體結(jié)構(gòu)，而α銅相對柔軟、具延性和易于冷加工。在室溫黃銅合金具高鋅含量并含α和β′相。β′相是有序BCC晶體結(jié)構(gòu)且比α相更強(qiáng)硬；結(jié)果，α+β′合金通常是熱加工。黃銅合金的某些常見應(yīng)用包括服裝飾物、彈砲外殼、自動散熱片、音樂裝備、電子封裝和錢幣等。佳工機(jī)電網(wǎng)銅及其合金-青銅（bronze）青銅是銅和數(shù)種其它元素包括錫、鋁、硅和鎳的合金。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。它們擁有極優(yōu)性質(zhì)的組合：抗拉強(qiáng)度有140MPa（200,000psi）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、熱加工或冷加工。藉著析出硬化熱處理可獲得高強(qiáng)度。佳工機(jī)電網(wǎng)復(fù)合材料復(fù)合材料由基材(Matrix)及強(qiáng)化材復(fù)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、織布佳工機(jī)電網(wǎng)纖維強(qiáng)化橡膠(Fiberreinforcedrubber),FRR纖維強(qiáng)化塑膠(Fiberreinforcedplastic),FRP纖維強(qiáng)化金屬(Fiberreinforcedmetal),FRM纖維強(qiáng)化陶瓷(Fiberreinforcedceramic)FRC佳工機(jī)電網(wǎng)纖維強(qiáng)化橡膠天然樹汁液涂于布上輪胎佳工機(jī)電網(wǎng)纖維強(qiáng)化塑膠FRP高模數(shù)(modulus或稱彈性率)樹脂陸續(xù)研制成功，使復(fù)合材料的種類逐漸增多，應(yīng)用范圍擴(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復(fù)合材料的開發(fā)與實(shí)用化階段，并繼續(xù)發(fā)展至今。佳工機(jī)電網(wǎng)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復(fù)合成耐熱性優(yōu)異的復(fù)合材料。FRM的加工比FRP困難。以致FRM產(chǎn)量的增加及應(yīng)用范圍的擴(kuò)大都比FRP緩慢。B/Al(棚纖維/鋁金屬)可作為結(jié)構(gòu)材料。發(fā)展至近年能用于金屬復(fù)合材料的金屬有Al、Mg、Ti、Cu、Pb等，至于纖維有B、SiC、B4C/B、SiC/B。佳工機(jī)電網(wǎng)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。陶瓷復(fù)合材料屬無機(jī)材料，其發(fā)展的歷史沒有塑膠復(fù)合材料的長久，應(yīng)用范圍比塑膠復(fù)合材料