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虽然在飞机制造中已大量采用镁合金、不锈钢、钛合金和各种复合材料,但铝合金仍然是一般飞机的主要结构材料。铝的用途很广,除航空工业外,汽车工业、造船工业、化学工业、电器工业、建筑业和人们日常生活都离不开它。但大家的生活经验都发现,铝远比铁器耐用。这是为什么呢?原来铝制品在空气中,表面上生成了一层致密不透气的氧化膜。这层氧化膜紧紧地贴在铝表面上,防止了里面的铝与空气的氧进一步化合,因而保护了铝。这层天然氧化膜很薄,一般只有零点一毫米以下的厚度。它的成分是三氧化二铝。纯的氧化铝是一种白色固体,其熔点在摄氏二千度以上。硬度很高,天然的氧化铝矿物一刚玉的硬度仅次于金刚石。大家常见的瓷坩埚、高温瓷管和一些耐火材料都是以氧化铝为主制造的。晶莹夺目的人造红宝石、蓝宝石和黄宝石也都是用氧化铝加入少量其他氧化物在高温下制成的。

你了解飞机中铝合金上的氧化膜吗?

也正因氧化铝稳定、耐蚀、耐热、耐磨,铝外表的氧化膜才能很好地保护着内部的铝。纯铝虽然很轻,但是强度太低,刚性也差,硬度也低,不适合作为飞机上的结构材料。人们为提高铝的强度和硬度,将一些合金元素如铜、镁、锰、锌、硅、铬等引入到铝中制成铝合金。目前制成的有些高强度铝合金的强度已赶上中碳钢的水平。但由于合金元素的影响,铝合金在空气中形成的氧化膜比纯铝的氧化膜还要薄,而且疏松,所以铝合金的耐腐蚀性要比纯铝差。

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飞机在飞行和停放过程中,遭受风吹雨打,酷热严寒,各种介质浸蚀污染,铝合金表面上的天然氧化膜的保护能力是不足的。如果一架飞机的铝合金零件未经任何处理,那么这架新飞机使用不了多久就会由于铝合金腐蚀而报废。为了提高铝合金的防护性能,目前采用很多方法,其中有些方法却具有一定的局限性,如电镀、淬火处理和包铝。

飞机上不少作动筒,活塞汽缸都是用合金钢外表镀硬铬制成的。这种镀硬铬的工艺方法,不但工序复杂,工艺要求高,成本也高。采用经过硬阳极化氧化处理的高强度铝合金材料便可代替它。高温度铝合金经过这样处理的氧化膜可增厚二十五到二百五十微米以上,硬度超过硬铝,甚至超过淬火的工具钢。目前,如火神、F-111等飞机的起落作动筒,还有飞机上经受气流强烈的摩擦部分,都是用这种高强度铝合金制成的。

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由于氧化膜对于铝和铝合金是优良的保护层,所以人们研究出了人工增厚氧化膜的方法。大家在日常生活中都有这样的经验,新买的铝制品长期不使用,时间长了保管不善,铝制品表面就会发生腐蚀,“起粉”和“长毛”。反之,经常使用的铝制品反而不易腐蚀。这是为什么呢?原因就在于,在铝制品使用过程中,如铝锅经常经受高温和热水的作用,氧化膜不断增厚,自身的保护能力就提高了。人工增厚氧化膜最简单又经济的方法,是将铝和铝合金零件制品放到干净的沸水中煮或放置在高温蒸气中。纯铝在沸水中煮三十分钟,氧化膜可增厚到零点二微米。在摄氏一百二十度高温蒸汽中处理一小时,膜厚可增加到零点三五微米。但是对于飞机零件的使用条件来说,这种简单的增厚氧化膜的方法是远远不能满足要求的。

飞机上的铝合金导管、油箱及其他零件,增厚氧化膜主要采用化学氧化法和电化学氧化法,即阳极化氧化处理。经过这两种方法后,儿百倍到一千多倍,氧化限分别增厚一百到二百倍,保护性能大大提高。飞机上的几乎所有铝合金件都是用这两种 膜,提高其保护性能的。方法来增厚氧化以包铝为例的示意图。当硬铝厚板轧成薄板之前,两面都先盖上一层纯铝薄片然后通过滚压筒,使硬铝板表面留下一层薄薄的纯铝,紧密地与硬铝相连,因为这薄层能抵抗腐蚀,所以包铝的硬铝板得到了可靠的保护。

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正是由于氧化膜象蜂窝一样是多孔的,由此带来了许多美妙的特性。一般经过氧化处理的铝和铝合金零件,均需经过填充和封闭处理。其目的是使孔隙封闭,将金属基体与外围介质更好的隔绝,进一步提高防护能力。同时氧化膜还是油漆的很好底层。漆料喷上后,被吸入到氧化膜的孔隙中,结合力非常高,反复弯折漆层都不会脱落。正因如此,才使得各种防锈漆、耐热漆、耐油漆、绝缘漆、装饰漆、标志漆等在飞机制造中发挥它们的作用。并可以用有机染料或无机染料直接染色得到美观的装饰性表面。有些飞机零件,开头需要颜色区别,这些零件在电化学氧化后男主每天都在追求我[快穿],香港神算子网,就可进行不同的染色。这种染色结合力高,牢固,不增加零件尺寸,远优于油漆。铝合金材料能够在飞机上继续使用,不能不说是氧化膜帮了它的大忙。