材料战争启示录报告：铝合金篇（33页）

行业报告下载 2022年03月25日 06:38 管理员

一战是人类社会上第一次大规模机械化战争。战争中的潜艇、坦克、战车、飞机都是消耗的各种金属材料，因此战争开始之后各国就迅速封锁了对方的矿产开采、冶炼和加工的来源，试图通过饥饿封锁来削弱对方。例如 1917 年至 1918 年，德国就通过潜艇破坏英国到其殖民地的海上供应链以及美国的海运支援。这些举措使得英国被打了个措手不及，相关的钢铁、铜以及各种合金的供应受到很大影响。于是英国同样对德国也采取了相似的措施，包括贸易管制等措施，成功切断了德国与其原材料长期供应国玻利维亚的贸易往来。这迫使德国加强了对铝制品的原料回收，甚至铝制的罐头盒、钟、琴等都被用于回收用于军事。在一战结束后，各国都加强了对于铝料回收和铝材代替传统金属制品的研究，这进一步加深了铝制品的渗透率。随着第一次世界大战结束，对铝合金的研究迎来了黄金时期。1925 年福特公司宣布进军航空业，设计师亨利福特设计了一个使用三引擎，全金属波纹铝的飞机 4-AT。

当时的航空界对于新材料的渴求非常旺盛，稍微一点的进步和强化都令人激动。波纹铝表面有助于节省重量和阻力，在当时是现成的材料，这一大胆的设计迅速风靡了航空界；波纹铝在低速阶段具有表面粗糙的优点，这为飞机提供了足够的升力。但是随着飞机发动机技术的进步，飞机的速度也逐渐增加，波纹铝重量过高和阻力过大的缺陷也暴露出来。于是人们继续在此基础上为飞机寻找“光滑的皮肤”，以减少因为飞机时速提高带来的边界层转捩问题。由于边界层转捩，飞机原先的气动布局和升力将发生变化，从而影响性能；为此，1933 年美国铝业集团发明了 2024 合金，这成为了目前较为常用的一种合金，2024 铝合金给飞机结构和性能带来了巨大变化，同时也为 2xxx 系合金奠定了基础。2024-T3 被用于世界上第一种成功的商业飞机 DC-3 的主体结构材料（全机重量的 90%以上），一共生产了 10564 架，成为铝合金发展史上重要的里程碑。2024 铝合金具有较高的塑性、疲劳寿命、断裂韧性和抗疲劳裂纹扩展性能，因此主要用于机身、机翼、抗剪肋板和腹板等高强度结构件上。虽然有抗蚀性较差、材质仍然较软的问题，但是这些缺点可以通过人工时效等方式弥补。

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