2006年1月6日
由于在美国能源部的AMES实验室中准备的新的高强度铝合金，下一代喷气式歼击机飞机可能会越来越快。新合金是一种用于F-35关节撞击战斗机的一种材料，该飞机将看到广泛用途作为美国海军，空军和海军陆战队的主要战斗机以及国外的美国盟友。
研究人员Ames Laboratory亚博网站下载材料准备中心将在未来几个月生产约400磅的铝钇镍合金，作为测试的基准，并帮助完善商业生产技术。这种材料正在与飞机发动机制造商普拉特惠特尼公司以及其他一些公共和私人合作伙伴合作开发，以取代飞机发动机“酷”部分中较重或较昂贵的部件。这种材料也可以用于飞机的其他部件，如翼梁。
“谈到飞机设计时，您希望最强大和最轻的材料获得最大的效率，”MPC主任拉里琼斯表示。亚博网站下载“我们（MPC）具有专业知识，加工能力和高纯度原料，以开发能够满足该项目要求的合金。”亚博网站下载
如果这种新材料的性能达到预期，它将对商用和军用飞机的性能和效率产生巨大影响。琼斯说，普拉特惠特尼公司的工程师估计，用Al-Y-Ni合金替换某一特定喷气发动机的各种部件，可能会使发动机减轻350磅。在飞机设计中，这是一个天文数字，工程师们通常乐于在这里或那里减少几磅的部件重量。
“这意味着能够携带显着更多的燃料或有效载荷，”琼斯说。“它也可能意味着降低生产成本，”指出目前从JSF的钛的固体块研磨的舱壁需要数月的时间才能制造。
这种合金是用一种叫做高压气体雾化的方法生产的。20世纪90年代，冶金学家Iver Anderson在艾姆斯实验室开创了HPGA工艺。HPGA工艺使用一种特殊的喷嘴，用加压气体(如氦或氮)喷射熔化的合金材料流。其结果是化学成分高度均匀的粉末细金属颗粒，由于它们冷却得很快，呈现yabo214出液态金属的非晶态结构，而不是通常在大块金属中发现的晶体结构。
粉末状金属目前真空热压和热挤出，一种方法，该方法将颗粒粘合在一起，同时保留一些无定形结构。yabo214这种部分无定形的部分结晶结构使HPGA制备的材料改善了性质，例如强度和延展性。亚博网站下载MPC的Al-Y-Ni合金的初步测试显示它远远超过商业上的任何物质。顶级商用飞机级铝的拉伸强度为每平方英寸70,000磅，而这种合金在重复的初步测试中超过100,000 psi。
然而，一家商业制造商生产的Al-Y-Ni合金在90,000-92,000 psi范围内的测试结果并不理想。虽然基本的“配方”是一样的，但琼斯说，有一些内在的问题最终会影响到强度。
“铝粉用作火箭燃料，因此它们非常爆炸，”琼斯说。“通过在我们的过程中使用氮气，它产生氮化物钝化层，因此粉末不太可能是爆炸性的。该氮化物层在烧结过程中断裂，导致颗粒之间的非常强的键。”yabo214
琼斯解释说，相比之下，商业工艺向雾化气流中注入氧气，以产生受控的粉末氧化。虽然氧化层降低了爆发力，但它在烧结过程中仍然存在，导致粒子之间的键更弱。yabo214
琼斯说:“进入合金的材料的纯度亚博网站下载也影响到整体强度。”“任何外源性物质都会导致较弱的最终产物，包括发生的任何氧化。”
为了解决这个问题，通过MPC产生的材料将保持在惰性环境中，直到完成真空热压过程之后。MPC改性其HPGA系统以在惰性气氛下捕获容器中的粉末。在惰性气氛手套箱中筛分粉末的尺寸小于32微米，然后在将密封容器中运送到DWA铝合金复合材料，洛杉矶，在那里将完成真空热压过程。在真空热压后，将挤出压制和烧结粉末坯料。只有这样，它才会暴露在正常的气氛中。将研究结果，以帮助修改和改进商业水平的处理。
这种材料的生产资金——大约47.5万美元——来自普惠公司和美国国防部的中央研究和发展机构——国防高级研究计划局。DARPA为国防部管理和指导选定的基础和应用研究和发展项目，并从事风险和回报都非常高的研究和技术，这些研究和技术的成功可能为传统的军事角色和任务提供戏剧性的进展。
“这一切都是由于（DOE的）基本能源科学办公室资助的基础材料研究，”琼斯说。亚博网站下载亚博老虎机网登录“看到我们开发的雾化过程令人兴奋，我们为这一点开发了这一点，可以为JSF和潜在的航空和航空航天行业提供真正的贡献。”
http://www.ameslab.gov/