轻合金在航空工业上的应用

吴洪岫

我们都知道如要一架飞机载重大、飞得快、飞得远，就须要飞机本身的净重轻，每一个构件的强度又要大。因此，对航空材料的第一个要求是“比强度”(强度除以比重所得的数值)很大。这个数值对航空材料来说，是极其重要的。

工业上把金属分为黑色和有色两类；黑色金属是指铁和钢；有色金属是指铁和钢以外其他所有的金属和合金。有色金属中又可以分为重有色金属(例如铜、铅、锌……等)，和轻有色金属(铝、镁、铍……等)。凡比重大于3.5的金属为重有色金属，小于3.5的为轻有色金属。轻有色金属中目前在航空上应用最广的为铝合金和镁合金。它们的比重很轻(铝合金约为2.8，镁合金约为1.8)，而强度又很高(铝合金的强度极限约为每平方公厘70公斤，镁合金约为每平方公厘30－40公斤)。因此，就其比强度而言，可和高强度合金钢相媲美，甚至在某些性能上比合金钢还要优越(例如刚度比钢大得多)。

由于轻合金具有以上优点，所以在航空上得到了广泛的应用。拿一架喷气式飞机来说，机身、机翼绝大部份都是用轻合金制成的。发动机内部的增压器也大部份由铝合金或镁合金制成。在导弹、火箭工业上轻合金也占有极其重要的位置，例如美帝国主义交给蒋介石匪帮的响尾蛇导弹，如果不算所装的燃料重量，轻合金所占的重量约等于整个导弹重量的二分之一。由此可见，轻合金在航空工业上是如何重要了。一个从事飞机构造或飞机工艺工作的人员，对这些合金的性能，须要十分清楚。而对于一个从事航空材料的工作人员来说，就更加重要了。

轻合金有它们的优点，也有其缺点。我们知道，铝的熔点为660℃，镁的熔点为650℃，当温度较低的时候(低于150℃)，由它们制成的合金的比强度很大；但当温度升高时强度越来越小。因此，当飞机的速度超过音速1－2倍以上时，由于飞机和空气摩擦生热，使表皮的温度超过150℃以上。这时候，一般轻合金就不能应用了，须要设法提高它们在高温作用之下的强度，近年来苏联和其他国家，都在设法提高轻合金在高温下的强度，且已获得相当成就。目前，铝合金可以在300℃左右使用，镁合金还可以高一些。如果应用粉末冶金的方法，将纯铝烧结轧制后，可以在400℃左右应用，这就有可能利用铝合金代替价格昂贵而制造工艺又极其繁复的钛合金。铝合金的另一缺点是大多数焊接性能较差。因此，目前一般飞机都是用铆接方法装配的。这种装配方法既费人力又费时间。所以，从事航空材料的技术人员，应当设法寻找能够焊接的铝合金。关于这方面的问题到现在还没有满意的解决，有待于进一步研究。

解放前，旧中国是没有轻合金工业的。甚至一些日用品所需的轻合金都须从外国进口。解放后，在党的领导和苏联的无私帮助下，我们已经建立了自己的轻合金冶炼和加工工厂，并已大量制出合金。像安二和我们自制的喷气式飞机都是利用国产轻合金制成的。但是，我们对轻合金的研究和试制工作还进行得很少，而航空工业对轻合金又提出更多和更高的要求，这就需要大批的人员，从事这方面的研究和试制工作。