การศึกษาแนวทางการเพิ่มความแข็งแรงให้กับอลูมิเนียมโครงสร้างเครื่องบิน โดยวิธีบ่มแข็งทางความร้อน

Main Article Content

จรุงรัตน์ พันธุ์สุวรรณ
สุรชัย นุ่มสารพัดนึก

บทคัดย่อ

แม้ว่าวัสดุที่ใช้ในด้านการบินและอวกาศมีหลากหลายประเภท เช่น แมกนีเซียม ไททาเนียม เหล็กกล้า และวัสดุคอมโพสิตโพลีเมอร์เสริมเส้นใย โลหะอะลูมิเนียมก็ยังคงเป็นวัสดุโครงสร้างที่สำคัญสำหรับเครื่องบินและยานอวกาศและยังคงได้รับความนิยมในปัจจุบัน เพราะว่า อะลูมิเนียมมีคุณสมบัติที่ดีหลายอย่าง เช่น การตัดเฉือนและขึ้นรูปร่างง่าย ราคาไม่แพง มีความต้านทานการกัดกร่อนสูง ไม่ติดไฟ และน้ำหนักเบาแต่รับแรงกระทำได้สูง สามารถนำกลับมาหลอมใหม่ได้  บทความนี้เริ่มต้นอธิบายถึงการจัดแบ่งประเภทอะลูมิเนียมและอะลูมิเนียมผสมออกเป็น 2 ประเภท คือ อะลูมิเนียมผสมกลุ่มรีดเย็น และอะลูมิเนียมผสมหล่อ อะลูมิเนียมทั้งสองกลุ่มนี้ยังแบ่งออกเป็นอะลูมิเนียมผสมกลุ่มเพิ่มความแข็งแรงได้โดยการอบชุบทางความร้อนวิธีบ่มแข็งเพื่อให้ตกตะกอน และอะลูมิเนียมผสมกลุ่มเพิ่มความแข็งแรงได้ด้วยวิธีขึ้นรูปเย็น อะลูมิเนียมผสมกลุ่มรีดเย็นและสามารถเพิ่มความแข็งแรงด้วยวิธีบ่มแข็งทางความร้อน ส่วนใหญ่ถูกนำมาใช้สร้างชิ้นส่วนโครงสร้างเครื่องบินเพราะมีความแข็งแรงสูงกว่าและความเหนียวสูงกว่าอะลูมิเนียมกลุ่มหล่อ และกลุ่มเพิ่มความแข็งแรงด้วยวิธีขึ้นรูปเย็น เช่น AA 2xxx AA 6xxx AA 7xxx AA8xxx เป็นต้น รวมทั้งอธิบายถึงลักษณะวิธีการบ่มแข็งให้ตกตะกอน ซึ่งเป็นกลไกเพิ่มความแข็งแรงที่สำคัญสำหรับชิ้นส่วนอะลูมิเนียมผสมโครงสร้างเครื่องบิน ข้อกำหนดเทมเปอร์ต่าง ๆ

Article Details

รูปแบบการอ้างอิง
[1]
พันธุ์สุวรรณ จ. และ นุ่มสารพัดนึก ส., “การศึกษาแนวทางการเพิ่มความแข็งแรงให้กับอลูมิเนียมโครงสร้างเครื่องบิน โดยวิธีบ่มแข็งทางความร้อน”, sej, ปี 17, ฉบับที่ 2, น. 16–30, มิ.ย. 2022.
ประเภทบทความ
บทความวิชาการ

เอกสารอ้างอิง

M. Aamir, K. Giasin, M. Tolouei-Rad and A. Vafadar, “A review: Drilling performance and hole quality of aluminium alloys for aerospace applications,” Journal of Materials Research and Technology, vol. 9, no. 6, pp. 12484-12500, 2020.

A.T. Kermanidis, “Aircraft aluminum alloys:Applications and future trends”. in Revolutionizing Aircraft Materials and Processes, Spiros Pantelakis and Konstantinos Tserpes Eds. NewYork: Springer Cham, 2020, pp. 21-55.

P. Rambabu, N. Eswara Prasad, V. V. Kutum barao and R. J. H Wanhill, “Aluminium alloy for Aerospace Appication,” in Aerospace Materials and Material Technologies Vol1: Aerospace Materials, N. Eswara Prasad and R.J.H Wanhill, Eds., Singapore: Springer Nature, 2017, pp. 29-52.

Abd El-Hameed, M. Afaf and Y. A. Abdel-Aziz, “Aluminium Alloys in Space Applications: A Short Report,” Journal of Advanced Research in Applied Sciences and Engineering Technology, vol. 2 no. 1, pp. 1–7, 2021.

O. Ostash, V. Uchanin, O. Semenets, Y. Holovatyuk, L. Kovalchuk and V. Derecha, “Evaluation of aluminium alloys degradation in aging aircraft,” Research in Nondestructive evaluation, vol. 29, no. 3, pp. 156-166, 2018.

E. Georgantzia, M. Gkantou and G. S. Kamaris, “Aluminium alloys as structural material: A review of research,” Eng. Struct., vol. 227, 111372, Jan 2021.

John Weritz,“Aluminum alloy nomenclature and temper designations” in Aluminum Science and Technology, Kevin Anderson, John Weritz, and J. Gilbert Kaufman, Eds. OH, Materials Parks: ASM International, 2018, pp.3-30.

S. J. Andersen, C.D. Marioara, J. Friis, S. Wenner and R Holmestad, “Precipitates in aluminium alloys,” Advances in physics: X, vol. 3, no. 1, 1479984, 2018.

H. Fröck, L. V. Kappis, M. Reich, O. Kessler, “A Phenomenological Mechanical Material Model for Precipitation Hardening Aluminium Alloys,”Metals, vol. 9, no.11, p. 1165, 2019.

W. Lee, J. Lee, W. Kyoung, H. Lee, H. Lee and D. Kim, “Effect of inhomogeneous composition on the thermal conductivity of an Al alloy during the precipitation-hardening process,” Journal of Materials Research and Technology, vol.9, no.5, pp.10139-10147, 2020.

L. Tian, Y. Guo, J. Li, J. Wang, H. Duan and F. Xia, “Elevated re-aging of a piston aluminium alloy and effecton microstructure and mechanical properties,” Materials Science and Engineering: A, vol. 738, pp. 375-379, 2018.

H. Chen, Z. Chen, G. Ji, S. Zhong, H. Wang, A. Borbély, Y. Ke and Y. Bréchet, “Experimental andmodelling assessment of ductility in a precipitation hardening Al MgScZr alloy,” International Journal of Plasticity, vol. 139, 2021.

Y.Fan and M. Makhlouf, “Precipitation strengthening in aluminum–zirconium-vanadium alloys,” Journal of Alloy and Compounds, vol. 725, pp. 171-180, 2017.

W. Sun, Y. Zhu, R. Marceau, L. Wang, Q. Zhang, and X. Gao, “Precipitation strengthening of aluminum alloys by room-temperature cyclic plasticity,”Science, vol. 363, no. 6430, pp. 972-975, 2019.

Y. Li, B. Holmedal, H. Li, L. Zhuang, J. Zhang and Q. Du, “Precipitation and strengthening modeling for disk-shaped particles in aluminum alloys: Size distribution consider” Journal of Materialia, vol 4, pp. 431-443, 2018.

R. Santos-Güemes, B. Bellón and G. Esteban -Manzanares, “Multiscale modelling of precipitation hardening in Al–Cu alloys: Dislocation dynamics simulations and experimentalvalidation,” Acta Materialia, vol.188, pp.475-485, April 2020.

J. V. de Sousa Araujo, M. X. Milagre, R. O. Ferreira, C. S. C. Machado, C. P. de Abreu and I. Costa, “Microstructural Characteristics of Al Alloys: The Dissimilarities Among 2XXX Alloys Series used in Aircraft Structures,” Metallography, Microstructure, and Analysis, vol. 9, no. 5 pp. 744-758, 2020.

M. Prudhomme, F Billy, J. Alexis, G. Benoit, “Effect of actual and accelerated ageing on microstructure evolution and mechanical properties of a 2024-T351 aluminium alloy,” International Journal of Fatigue, vol. 107, pp. 60-71, 2018.

J. L. García - Hernández, C. G. Garay-Reyes and R. Martínez-Sánchez, “Influence of Plastic Deformation and Cu/Mg Ratio on the Strengthening Mechanismsand Precipitation Behavior of AA 2024 Aluminium Alloy,” Journal of Materials Research and echnology, vol. 8, pp. 5471-5475, 2019.

V. S. Krasnikov, A. E. Mayer, V. V. Pogorelko, and M. R. Gazizov, “Influence of θ Phase Cutting on Precipitate Hardening of Al–Cu Alloy during Prolonged Plastic Deformation: Molecular Dynamics and Continuum Modeling,” A ppl. Sci., vol. 11, no. 11, p. 4906, 2021.

Y. Weng, Y. Xu, L. Ding, Z. Jia, Z. Zhang and J. Chen, “Effect of Sn contents on natural aging and precipitation hardening in Al-Mg-Si alloys,” Materials Characterization, vol. 179, 111383, 2021.

F. Qian, D. Zhao, E.A. Mørtsell, S. Jin and J. Wang, “Enhanced nucleation and precipitation hardening in Al–Mg–Si (–Cu) alloys with minor Cd additions,” Materials Science and Engineering: A, vol. 792, 139698, 2020.

J. Osten, B. Milkereit, M. Reich, B. Yang and A. Springer, “Development of precipitation hardening parameters for high strength alloy AA 7068,” Materials, vol. 13, no. 4, 918, 2020.

S. H. Lee, J.G. Jung, S.I. Baik, D.N. Seidman, M. S. Kim, Y. K. Lee and K. Euh, “Precipitatio strengthening in naturally aged Al–Zn–Mg–Cu alloy,” Materials Science and Engineering : A, vol. 803, 140719, 2021.

M. Chemingui, R. Ameur, V. Optasanu and M. Khitouni, “DSC analysis of phase transformations during precipitation hardening in Al–Zn–Mg alloy (7020).” Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, vol. 136 no. 5, pp. 1887-1894, 2019.

R. BAKHSHI, M. H. FARSHIDI and S. A. SAJJADI, “Strengthening of aluminium alloy 7005 through imposition of severe plastic deformation supplemented by different ageing treatments,” Trans. Nonferrous Met. Soc. China, vol. 31, pp. 2909−2921, 2021.

A. Azarniya, A. K. Taheri and K. K. Taheri, “Recent advances in ageing of 7xxx series aluminum alloys: a physical metallurgy perspective,”Journal of Alloys and Compound, vol. 781, pp. 945-983, 2019.

J. A. Österreicher, G. Kirov, S. S. A. Gerstl, E. Mukeli., “Stabilization of 7xxx aluminium alloys.” Journal of alloys and compounds, vol. 740, pp. 167-173, 2018.