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铝锂合金在航空航天的应用 铝锂合金

铝锂合金(铝锂合金在航空航天中的应用空)
说到长征五号，它是目前中国最先进的火箭 。其强大的运输能力和先进的设计理念，使中国运载火箭技术牢牢占据世界格局的第二梯队，正在向第一梯队进军 。
然而，尽管长征五号实现了诸多创新和超越，但国内航天迷仍不愿将其与美俄等航天强国相提并论 。除了发动机要改进，材料空也有很大的改进 。
作为大火箭，推重比并不高 。大直径加上四个大推力助推器产生的推力效果实际上是由私人公司猎鹰9号推高的 。要知道猎鹰9号直径只有3.7米，不需要助推器 。通过对比，我们发现猎鹰9号不仅改进了发动机，还提高了推重比 。
【铝锂合金在航空航天的应用 铝锂合金】
SLS储罐
猎鹰9号之所以能大幅提高推重比，与其先进的贮箱材料有关，就是著名的2195铝锂合金 。与常征五号使用的2219铝合金罐体材料相比，2195铝锂合金可使罐体重量减轻至少10%，结构强度提高40% 。美国NASA研制的直径5.5m的2195铝锂合金坦克整体底部比传统的2219铝合金坦克底部轻了近25% 。可以看出，这种材料的广泛使用对减轻火箭本身的重量起到了非常显著的作用 。
在航天领域，同样的动力系统，火箭自重每减轻1kg，可以节省2万美元的发射成本 。导弹每减少1公斤，射程可增加15公里 。同样的原理也适用于飞机 。我国的C919飞机已经使用铝锂合金大幅减重 。
虽然当初我们的C919铝锂合金材料是从美国进口的，但是我国自主研发的X2A66铝锂合金已经可以替代进口材料，未来的C919也可以使用国产的铝锂合金材料 。
下面简单介绍一下铝锂合金:
如果有什么金属比铝轻，锂是首选 。锂是地球上密度最小的金属，被认为是21世纪的战略材料 。它不仅可以用来生产合金材料，还可以用来生产电池，甚至核武器 。它生产的锂离子电池已经让我们的手机小型化了 。如果我们用铅酸电池给手机供电，也许你的手机只能拿着或背着，走一段路就得休息，因为太重了(也许没那么夸张，但至少不再方便) 。
有朋友说，做火箭或者飞机外壳，不就是世界上最轻的金属锂吗？我只能说你想多了！锂是一种非常活泼的金属，不仅容易被氧气氧化，甚至可以和水发生反应 。锂做的火箭在发射前就被氧化了，即使下雨也不一定能找到火箭 。
但是锂的低密度诱惑太大，于是科学家想到了锂合金材料 。铝锂合金诞生于20世纪40年代，但由于锂含量低，性能差，没有引起重视 。后来美国和俄罗斯开发了第二代铝锂合金，密度明显下降，但性能还是很不可靠 。但是已经可以用在飞机上了 。前苏联的一些军用飞机使用了铝锂合金 。
20世纪90年代，第三代铝锂合金诞生，带来了航天材料的伟大革命 。比如美国的2197用于飞机，2195用于火箭坦克，英国的8091和8093用于导弹 。俄罗斯各领域使用的铝锂合金材料也有战略布局和重要产品 。然而，虽然我国R&D起步较早，第二代铝锂合金也取得了一定的成就，但第三代材料仅自主研发了一种适用于飞机蒙皮的X2A66(即便如此，我们也是为数不多的能够研发生产第三代铝锂合金的国家) 。军事进展如何不清楚，毕竟需要保密 。
国内没有适用于火箭贮箱的铝锂合金材料的自主产品 。2195虽然经过了试产，但是还没有量产的基础 。铝锂合金的生产工艺非常复杂，只有前期熔炼阶段容易失效 。一般半成品率能达到55% 。更不用说轧制、焊接等一系列后期工序了 。所以长征五号虽然努力选择新材料减轻火箭重量，但是没有选择更轻的铝锂合金也是合理的 。但随着中国加大在新材料领域的投入，实现突破并非遥不可及 。
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