في معرض باريس الدولي للطيران في عام 1983، أكبر صانعي سبائك الألومنيوم في العالم،شركة Alcon Aluminum Corporation من المملكة المتحدة وشركة Alcor Aluminum Corporation من الولايات المتحدة، أعلنت أيضاً عن النجاح في تطوير مادة جديدة ثورية من سبيكة الألومنيوم والليثيوم.يعتقد الخبراء أن سبيكة الألومنيوم والليثيوم هي علامة فارقة أخرى في أبحاث سبيكة الألومنيوم وتطويرها منذ اختراع سبيكة الألومنيوم والزنك عالية القوة في عام 1943.
في الواقع، سبيكة الألومنيوم والليثيوم ليست فكرة جديدة، فهم هذه المادة قد مر بفترة طويلة، بسبب الجاذبية النوعية الصغيرة والذوبان العالي في الألومنيوم،لقد اعتبر الناس لفترة طويلة الليثيوم كشريك مقرب من الألومنيومفي وقت مبكر من عشرينيات القرن العشرين ، قدم العاملون العلميون والتكنولوجيون العديد من التعليقات على سبائك الألومنيوم والليثيوم. في عام 1924 ، نجحت ألمانيا في تطوير سبائك الألومنيوم والليثيوم الصناعي ′′Skelong.هذا هو سبيكة الألومنيوم والزنك التي تحتوي فقط 0.1% ليتيم. خصائصها الميكانيكية أفضل قليلاً من سبيكة الألومنيوم والمغنيسيوم الدورالومين السائدةلقد أثرت على الاهتمام الواسع الذي يجب أن يحصل عليه سكروتونفي عام 1943، أدى إدخال سبائك الألومنيوم والزنك والمغنيسيوم والنحاس عالية القوة مرة أخرى إلى التقليل من القيمة الصناعية لسبائك الألومنيوم والليثيوم.بريطانيا نجحت في تطوير سبيكة الألومنيوم X-2020 التي تحتوي على 1.1% الليثيوم. يستخدم هذا السبائك على جلد الأجنحة والذيل الأفقي من طائرة هجوم فائقة الصوتية الأمريكية. بعد استبدال سبائك الألومنيوم في التصميم الأصلي،يتم تخفيض وزن طائرة RA-5C بنسبة 6٪قام علماء في الاتحاد السوفيتي السابق أيضاً بتطوير سبيكة ألومنيوم تحتوي على 2% من الليثيوم بعد 10 سنوات أخرى من التجولبدأت الدول البحوث على نطاق واسع على سبائك الألومنيوم والليثيومبسبب تطوير تكنولوجيا المعادن والتكنولوجيات ذات الصلة، وظهور سبائك الألومنيوم والليثيوم مع محتوى أكبر من الليثيوم،أصبحت الجاذبية النوعية الأصغر والقوة العالية ممكنةويعتقد أن العديد من الطائرات المقاتلة المتقدمة وطائرات الطيران المدني تستخدم هذا السبائك في الغالب. تكلفة سبائك الألومنيوم والليثيوم هي حوالي 1/10 فقط من تكلفة البلاستيك المعزز بألياف الكربون.إذا تم استخدام سبيكة الألومنيوم والليثيوم لصنع طائرات بوينغ، يمكن أن يقلل الوزن بنسبة 14.6٪ ، ويمكن توفير الوقود بنسبة 5.4٪ ، وسيتم خفض تكلفة الطائرة بنسبة 2.1٪ ، وسيتم خفض تكلفة الطيران السنوية لكل طائرة بنسبة 2.2٪.يمكن أن نتوقع أنه مع تطور علوم المواد، المزيد والمزيد من السبائك الجديدة تدخل صناعة الطيران والفضاء، مختلف القطاعات الصناعية وآلاف الأسر.
يتم تطوير سبائك الألومنيوم والليثيوم بشكل رئيسي لتقليل وزن الطائرات ومعدات الطيران ، لذلك يتم استخدامه أيضًا بشكل رئيسي في مجال الطيران.يستخدم أيضا في الذخيرة ومواد المفاعل النوويوالقنابل التي تخترق الدروع والطوربيدات وغيرها من الأجزاء الهيكلية للأسلحة بالإضافة إلى السيارات والروبوتاتالولايات المتحدة، بريطانيا، والاتحاد السوفيتي السابق تطورت سبائك ال-لي، ولكن القيمة التجارية الحقيقية كانت سبيكة 2020 التي تحتوي على 1.1٪ من الليثيوم التي طورتها شركة ألكوا في الولايات المتحدة في عام 1957،والذي كان يستخدم لصنع البحريةالمثبت الأفقي للجناح والذيل من طائرة TA-5CVigitanteالسبائك الرئيسية للألومنيوم والليثيوم المستخدمة هي سلسلة 2 × × (Al-Li-Cu-Zr) وسلسلة 8 × × (Al-Li-Cu-Mg-Zr) وأكثر من 10 فئات، ووصلت المواصفات القصوى للبرميل إلى 25 طن أعلاه، وقد وصلت تكنولوجيا التصنيع والطحن والتكوين إلى مستوى سبائك الألومنيوم التقليدية.
تطبيقات الطيران من سبائك الألومنيوم والليثيوم
تم استخدام سبيكة الـ Al-Li أو تجربتها على الطائرات العسكرية والطائرات المدنية والطائرات الهليكوبتر ، وخاصة لإطارات جسم الطائرة والصفائح والأجنحة والمستقيمات العمودية والحاجز ، شفة الاستيعاب ، فتحة ، خزانات الوقود,إلخ
في وقت مبكر من الخمسينات ، طورت الولايات المتحدة سبيكة الألومنيوم والليثيوم x2020 واستخدمتها لاحقًا لتحل محل 7075 لطائرات الإنذار المبكر RA-SC.شركة أمريكية تستخدم سبيكة الألومنيوم والليثيوم C-155 للذيل الرأسي والسطح لطائرات بوينغ 777 وإيرباص A330/340هذا السبائك لديه مقاومة أفضل للتعب وقوة أعلى من سبائك الألومنيوم العادية. من بينها كل طائرة A330/340 يستخدم 650 كجم من سبيكة Al-Li،والذي يمكن أن يقلل من وزن الطائرة بـ 4250 كجم، والتي يمكن أن تزيد من الحمل الفعلي وتقلل من استهلاك الوقود.تستخدم طائرة النقل McDonnell Douglas C-17 ألواح سبيكة الألومنيوم والليثيوم والملفات الشخصية المكبدة لتصنيع أعمدة أرضية مقصورة الشحن، المقابس والحافات والهياكل الأخرى. كمية تصل إلى 2.8 طن، وهو 208 كيلوغراما أخف من سبائك الألومنيوم العادية.الفانتوم الفرنسي عدد كبير من سبائك الألومنيوم والليثيوم تستخدم أيضا في الطائرات المقاتلةفي عام 1988، شركة لوكهيد مارتن لنظم الطائرات التكتيكية،وشركة رينولدز للمعادن بدأت خطة مشتركة لتطوير سبيكة AA2l97 لإنتاج سمك ثقيل للطائرات المقاتلة العسكريةفي يونيو 1996، بدأت شركة رينولدز للمعادن في بيع أول دفعة من ألواح سبيكة AA2I97،والتي استخدمت لاستبدال مواد أخرى لتصنيع الحوائط الخلفية (الجدران الكبيرة) وغيرها من أجزاء طائرات سلاح الجو الأمريكي F-16الجانب الأمامي من المقاتلة الأوروبية التجريبية EFA مصنوع من 8090 صفيحة رقيقة، تمثل 9٪ من جميع المواد،يتم تصنيع الأجهزة الإلكترونية عن طريق عملية تشكيل A1-Li superplasticغطاء غرفة المعدات طوله 1.5m. يتم استخدام عدد كبير من ألواح سبيكة A1-Liالجلد والبنية الداخلية للطائرة الهليكوبتر الكبيرة EH101 التي تنتجها بريطانيا وإيطاليا بشكل مشتركو يقلل وزن كل طائرة ب 200 كجميقدر أن الفائدة الاقتصادية للطائرة الهليكوبتر سوف تزيد بنحو 3000 جنيه لكل 1 كجم خفيفة خلال فترة الخدمة بأكملها.
في البحث والتطبيقات في سبائك الألومنيوم والليثيوم للطيران، كان الاتحاد السوفيتي السابق وروسيا دائما في الموقف الرائد في العالم.01421 (بما في ذلك السكانديوم)، 01423 (بما في ذلك الاسكانديوم) ، 01430، 01440، 01450، الخ. في وقت مبكر من سبعينيات القرن العشرين، استخدم الاتحاد السوفيتي السابق سبائك الألومنيوم والليثيوم لتصنيع المكونات الرئيسية للطائرات ياك-36،بما في ذلك جلد جسم الطائرةالطائرة المستخدمة في ظروف المناخ المحيطية القاسية مع أداء جيد. في أوائل التسعينيات ، تم استخدام الهياكل المطاوئة من سبيكة 1420 على طائرات MiG-29 و MiG-31 لزيادة تحسين تأثير تقليل الوزن. تستخدم MiG-29 صفيحة سبيكة 1420 ، صناعات التزوير ،ألواح الحائط المطحونة، وما إلى ذلك لتصنيع جسم الطائرة، مقصورة القيادة، خزان الوقود، وما إلى ذلك. كمية سبيكة الألومنيوم والليثيوم المستخدمة لكل طائرة هي 3.8 طن. بعد استخدام خزان الوقود المطاوئ، تم تخفيض الوزن بنسبة 24٪،من بينها 12% كانت بسبب انخفاض نسبة المواد، و12٪ تم تحقيقها بسبب الحد من المسامير والمسامير والمواد الختامية والأجزاء المتداخلة في الهيكل المطاوئ. يستخدم سبيكة 1420 أيضًا في طائرات أخرى ، مثل طائرات النقل ،طائرات ركاب، والطائرات الهليكوبتر. جرعة من An-124 هو ما يقرب من 8 طن، جرعة من الشكل 204 هو 2.7 طن، جرعة من Mi-26 هو 1.8 طن،كما تم استخدام سبيكة اللي على نطاق واسع في سو-27، سو-35، سو-37 وغيرها من المقاتلات، فضلا عن رؤوس الصواريخ طويلة المدى.
تطبيقات السبائك من الألومنيوم والليثيوم في مجال الطيران
بالنسبة لهيكل المركبة الفضائية ، يمكن أن يزيد انخفاض الكتلة من الحمل الفعلي ، وكل زيادة 1 كجم من الحمل الفعلي يمكن أن تجلب فوائد قدرها 4400 إلى 110،000 دولار أمريكي.بسبب الكثافة المنخفضة والأداء الجيد للسبائك الـ Al-Li، تستخدم هياكل سبيكة Al-Li في العديد من المركبات الجوية والفضاء.
تستخدم الطائرة المصنعة من قبل شركة لوكهيد الصاروخية والفضاء الأمريكية (LMSC) مواد منخفضة الكثافة ومتوسطة القوة وذات صلابة عالية ، لذلك يتم استخدام عدد كبير من منتجات سبيكة Al-Li.منذ منتصف الثمانينات، تم استخدام عدد كبير من 8090 وطرق المعالجة الشائعة لإنتاج مختلف الألواح المسبوقة والصفائح السميكة والصفائح الرقيقة والطحنات.LMSC يستخدم 8090 لوحة على محول حمولة هرقل لتقليل الوزن بنحو 180 كجمتستخدم الشركة سبيكة AA2195 لإنتاج "خزان الوقود الخفيف للغاية" الجديد للمكوك الفضائي ، الذي يبلغ طوله 47 مترًا وقطره 8.4 مترًا ، والذي يستخدم لاحتواء الوقود التخفيفي والهيدروجين السائل.استخدام سبيكة AA2195 يقلل من خزان الوقود بنسبة 5٪ (خفض الوزن بنحو 3400kg)، يزيد من القوة بنسبة 30٪ ، ويزيد بشكل فعال من الحمل الفعلي ، ويحفظ حوالي 75 مليون دولار أمريكي في التكلفة. تستخدم أنظمة مكدونيل دوغلاس الفضائية لوحات 2090-T81 لصنع 2.44 متر قطر و 3صندوق كريوجينيكي طوله.05 متر للصاروخ ذو الجناح الدلتا يحتوي على حاويات الوقود والأكسجين السائل، مما يقلل من الكتلة بنسبة 15٪المكونات الثلاثة للشركة الفضائية الأمريكية جنرال ديناميكس على مركبات اطلس والقنطرة تستخدم سبيكة 2090في ديسمبر 1997، استبدلت الخزانة الخارجية للمكوك الفضائي الأمريكي Endeavour 2219 بـ 2195، مما زاد من قدرتها على الحمل بنسبة 3.4t.
تتمتع سبائك الـ Al-Li أيضًا بتطبيقات كثيرة في صناعة الطيران الروسية. أضافت روسيا عنصر Sc بنسبة 0.20٪ على أساس سبائك 1450 لتطوير سبائك 1460 ، الذي يحتوي على أداء أفضل ،وطبقتها على الأجزاء الهيكلية للطائرة الإطلاقية "الطاقة"بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدامه أيضًا على الأجزاء الهيكلية للصواريخ الأخرى ، ومكوك الفضاء "Blizzard" والمحطة الفضائية.
