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根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，航天器升空每減重1公斤，將節(jié)省發(fā)射成本約2萬美元。如果戰(zhàn)機(jī)重量減少15%，則可以縮短15%的航程，增加20%的航程，增加30%的有效載荷。因此，世界各國高度重視航空航天輕量化結(jié)構(gòu)材料的研發(fā)。

鋁合金鑄件由于具有密度低、比強(qiáng)度高、耐腐蝕性強(qiáng)、易導(dǎo)熱導(dǎo)電、塑性和加工性能良好、成本低等一系列優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，具有可一次性成型復(fù)雜架構(gòu)和整體剛性好等特點(diǎn)，因此，鋁合鑄件在飛機(jī)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用始終無法被替代。

鋁合金鑄件增強(qiáng)母合金

目前，飛機(jī)零件的輕量化，和耐腐蝕的重要性越來越受到重視。而鋁合金鑄件具有比重輕、強(qiáng)度適中、耐腐蝕性能高、成型性好、可加工性能優(yōu)良等特點(diǎn)，在飛機(jī)的機(jī)體鑄件中占有主要地位。據(jù)統(tǒng)計(jì)，這種鋁合金復(fù)合材料可占鑄件整體重量的60%以上。

自1906年，AI-Cu-Mg系列合金中發(fā)現(xiàn)時(shí)效硬化現(xiàn)象以來，使鋁合金作為飛機(jī)主題結(jié)構(gòu)材料成為可能。如F22戰(zhàn)機(jī)采用最先進(jìn)的變形鋁合金2124，和7050高純度鋁合金作為機(jī)體內(nèi)部的框架、加強(qiáng)肋、腹板、結(jié)構(gòu)件以及默寫蒙皮等結(jié)構(gòu)，其質(zhì)量占比、前機(jī)身的50%，沖機(jī)身的35%，后機(jī)身的22%，中央機(jī)翼的23%。

當(dāng)代民用大客機(jī)的鋁化率仍在70%左右，其中85%以上為變形鋁合金，鑄造鋁合金零部件的凈質(zhì)量占15%。如牌號(hào)為2224、2524、7050等變形鋁合金分別被用于波音777和空客A380飛機(jī)的機(jī)翼、蒙皮、桁架和座椅滑軌等結(jié)構(gòu)處。為了滿足當(dāng)今輕量化和高強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)需要，空客A350xwB飛機(jī)的地板梁、機(jī)肋及起落架艙門也都是采用鋁合金制造的。

A350系列采用70%的先進(jìn)材料設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)節(jié)油

在材料的發(fā)展中，復(fù)合材料的用量越來越高，但鋁合金作為主體結(jié)構(gòu)材料的地位始終沒有改變。如，A350X，WB的機(jī)頭原為鋁合金，后改為復(fù)合材料，再后來又重新改為鋁合金，這是因?yàn)殇X合金的抗沖擊性能比復(fù)合材料要好，目前，國內(nèi)外對(duì)飛機(jī)的研究開發(fā)，迫切需求具有在同等強(qiáng)度下，實(shí)現(xiàn)更輕量化特性的鋁合金材料。這對(duì)該材料提出了更多的性能要求。

例如，鋁基復(fù)合材料，是近20年來最熱門的材料之一。由于鋁基復(fù)合材料密度小、比強(qiáng)度和比剛度較高、比彈性模量大、導(dǎo)電導(dǎo)熱型號(hào)、耐高溫、抗氧化、耐腐蝕、制備工藝靈活等特有優(yōu)勢(shì)而受到廣泛關(guān)注。各國都在研發(fā)上拖入了大量的人力和物力。

目前，美國已將這些材料用于航空器，可使質(zhì)量減重達(dá)到20%。另外鋁基復(fù)合材料還可以用于戰(zhàn)斗機(jī)、直升機(jī)等大飛機(jī)的機(jī)翼、方向舵、襟翼、機(jī)身、蒙皮等部件。

大連義邦的氮化硼納米管鋁基母合金增強(qiáng)顆粒，已應(yīng)用于國外鋁基復(fù)合材料領(lǐng)域，尤其是汽車、航空航天以及軍事等領(lǐng)域。

氮化硼納米管鋁基母合金增強(qiáng)顆粒，每1000克鋁母合金中含有50克氮化硼納米管

該鋁基母合金增強(qiáng)顆粒，采用氮化硼納米管粉末與金屬鋁混合，形成的鋁基母合金增強(qiáng)顆粒。其中，每1000克鋁母合金中含有50克氮化硼納米管，氮化硼納米管的直徑是60nm，長(zhǎng)度是20um，突破了碳化硅、氧化鋁增強(qiáng)顆粒的微米粒徑和晶須的微米直徑和長(zhǎng)度，達(dá)到了納米級(jí)別，并且顆粒越小，強(qiáng)度性能改善的可能性就越高。

此外，與碳化硅相比，氮化硼納米管的密度下，且本身就具備很好的潤(rùn)濕性，更容易均勻的分散在鋁熔體中，不會(huì)產(chǎn)生因密度大而下沉的狀況。并且，與碳化硅不同，氮化硼納米管的導(dǎo)熱系數(shù)和熱擴(kuò)散性遠(yuǎn)高于鋁，在凝固過程中會(huì)比鋁熔體更容易冷卻，不會(huì)出現(xiàn)因?yàn)樵鰪?qiáng)體的導(dǎo)熱系數(shù)低于鋁而導(dǎo)致的延長(zhǎng)鋁熔體凝固時(shí)間的現(xiàn)象。

氮化硼納米管鋁基母合金增強(qiáng)顆粒

BNNT（NanoBarbs?氮化硼納米管）具有高化學(xué)穩(wěn)定性，不會(huì)與基體材料之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生產(chǎn)其他物質(zhì)。這種在氮化硼納米管外表面形成不規(guī)則六方氮化硼結(jié)晶體的結(jié)構(gòu)，優(yōu)化氮化硼納米管顆粒與基體材料之間的交聯(lián)，可增強(qiáng)復(fù)合材料的機(jī)械性能。

將由高純度鋁與氮化硼納米管顆粒通過特有工藝混合而成的硼納米管鋁母合金，在制造鋁合金時(shí)，僅需將其加入鋁熔體中，通過攪拌，即可實(shí)現(xiàn)百分百的分布在熔體中，而不會(huì)結(jié)塊并與鋁合金結(jié)合，從而顯著提高其性能。

經(jīng)國外ECK Industries軍工企業(yè)反饋，將大連義邦氮化硼納米管鋁母合金，加入到某鋁合金復(fù)合材料鑄件中，僅需0.4%的添加比例，即可實(shí)現(xiàn)鋁合金機(jī)械強(qiáng)度60-70%，或同等強(qiáng)度下，減重高達(dá)50%以上。目前，美國已將這些鋁基復(fù)合材料用于航空器，可使質(zhì)量減重達(dá)到20%。另外鋁基復(fù)合材料還可以用于戰(zhàn)斗機(jī)、直升機(jī)等大飛機(jī)的機(jī)翼、方向舵、襟翼、機(jī)身、蒙皮等部件，既增強(qiáng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，也可實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)減重。

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