ชิ้นส่วนอลูมิเนียมอัลลอยด์และเหล็กกล้าไร้สนิมสำหรับการบินและอวกาศ

อะลูมินัมอัลลอยและชิ้นส่วนเหล็กกล้าไร้สนิมสำหรับการบินและอวกาศ
เมื่อตัดเฉือนชิ้นส่วนสำหรับการใช้งานด้านการบินและอวกาศ จำเป็นต้องพิจารณาปัจจัยหลายอย่าง เช่น รูปร่าง น้ำหนัก และความทนทานของชิ้นส่วนปัจจัยเหล่านี้จะส่งผลต่อมูลค่าการบินของเครื่องบินเป็นเวลาหลายปีมาแล้วที่วัสดุที่ต้องการสำหรับการใช้งานด้านการบินและอวกาศคือโลหะผสมอลูมิเนียมอย่างไรก็ตาม ในเครื่องบินเจ็ตสมัยใหม่นั้น มีสัดส่วนเพียง 20% ของโครงสร้างเท่านั้น
อย่างไรก็ตาม เนื่องจากความต้องการเครื่องบินเบา การใช้โพลีเมอร์เสริมคาร์บอนและวัสดุรังผึ้งในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศสมัยใหม่จึงเพิ่มมากขึ้นในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ผู้ผลิตด้านการบินและอวกาศได้เริ่มค้นคว้าทางเลือกอื่นนอกเหนือจากโลหะผสมอะลูมิเนียม ซึ่งหนึ่งในนั้นคือเหล็กกล้าไร้สนิมเกรดการบินการใช้เหล็กกล้าไร้สนิมนี้ในส่วนประกอบเครื่องบินใหม่เพิ่มขึ้นบทความนี้จะอธิบายถึงการใช้และความแตกต่างของโลหะผสมอะลูมิเนียมและเหล็กกล้าไร้สนิมในเครื่องบินสมัยใหม่

ชิ้นส่วนอลูมิเนียมการบินและอวกาศ
ใช้ชิ้นส่วนโลหะผสมอลูมิเนียมการบินและอวกาศ
อะลูมิเนียมเป็นวัสดุที่ค่อนข้างเบา โดยมีน้ำหนักประมาณ 2.7 กรัม/ซม.3 (กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร)แม้ว่าอะลูมิเนียมจะเบากว่าและราคาถูกกว่าเหล็กกล้าไร้สนิม แต่ความแข็งแรงและความทนทานต่อการกัดกร่อนนั้นไม่ดีเท่าเหล็กกล้าไร้สนิมเหล็กกล้าไร้สนิมเหนือกว่าอะลูมิเนียมในด้านความทนทานและความแข็งแรง

แม้ว่าการใช้โลหะผสมอลูมิเนียมจะลดลงในหลาย ๆ ด้านของการผลิตการบินและอวกาศ แต่โลหะผสมอลูมิเนียมยังคงใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องบินสมัยใหม่สำหรับการใช้งานเฉพาะหลายๆ อย่าง อะลูมิเนียมยังคงเป็นวัสดุที่แข็งแรงและน้ำหนักเบาเนื่องจากมีความเหนียวสูงและง่ายต่อการแปรรูป จึงมีราคาค่อนข้างถูกเมื่อเทียบกับวัสดุคอมโพสิตหรือไททาเนียมหลายชนิดนอกจากนี้ยังสามารถเสริมความแข็งแกร่งได้อีกโดยการผสมกับโลหะอื่นๆ เช่น ทองแดง แมกนีเซียม แมงกานีส และสังกะสี หรือโดยการบำบัดด้วยความเย็นหรือความร้อนเมื่ออะลูมิเนียมสัมผัสกับอากาศ ให้ปิดพันธะเคมีออกซิเดชันเพื่อแยกอะลูมิเนียมออกจากสิ่งแวดล้อมฟังก์ชันนี้ทำให้ทนทานต่อการกัดกร่อนอย่างมาก
โลหะผสมอลูมิเนียมที่นิยมใช้ในการผลิตชิ้นส่วนการบิน ได้แก่ :

 อลูมิเนียมอัลลอยด์ 7075 (อลูมิเนียม/สังกะสี)
 อะลูมิเนียมอัลลอย 7475-02 (อะลูมิเนียม/สังกะสี/แมกนีเซียม/ซิลิกอน/โครเมียม)
 อะลูมิเนียมอัลลอย 6061 (อะลูมิเนียม/แมกนีเซียม/ซิลิกอน)
7075 เป็นส่วนผสมของอลูมิเนียมและสังกะสีเป็นโลหะผสมที่ใช้บ่อยที่สุดในการใช้งานด้านการบินและอวกาศมีสมบัติเชิงกล ความเหนียว ความแข็งแรง และความต้านทานต่อความล้าที่ดีเยี่ยม
7475-02 เป็นส่วนผสมของอะลูมิเนียม สังกะสี ซิลิกอน และโครเมียม ในขณะที่ 6061 ประกอบด้วยอะลูมิเนียม แมกนีเซียม และซิลิกอนโลหะผสมชนิดใดที่จำเป็นขึ้นอยู่กับการใช้งานที่ตั้งใจไว้แม้ว่าชิ้นส่วนเครื่องบินโลหะผสมอลูมิเนียมจำนวนมากจะเป็นเพียงการตกแต่ง แต่ชิ้นส่วนบางอย่างก็จำเป็นต่อการทำงานของเครื่องบินและต้องมีลักษณะเฉพาะ
อลูมิเนียมสแกนเดียมเป็นโลหะผสมอลูมิเนียมที่ใช้กันทั่วไปในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศการเพิ่มสแกนเดียมลงในอะลูมิเนียมสามารถเพิ่มความแข็งแรงและความทนทานต่อความร้อนของโลหะได้การใช้อลูมิเนียมสแกนเดียมยังสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงได้อีกด้วยเนื่องจากเป็นการทดแทนวัสดุที่มีความหนาแน่นสูง เช่น เหล็กและไททาเนียม การแทนที่วัสดุเหล่านี้ด้วยอลูมิเนียมสแกนเดียมที่เบากว่าจึงสามารถลดน้ำหนักและเพิ่มประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงได้

ชิ้นส่วนเหล็กกล้าไร้สนิมสำหรับการใช้งานด้านการบินและอวกาศ
ในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ เหล็กกล้าไร้สนิมดูเหมือนจะเป็นตัวเลือกที่น่าแปลกใจเมื่อเทียบกับอะลูมิเนียมแม้ว่าเหล็กกล้าไร้สนิมจะหนักกว่า แต่การใช้งานในอุตสาหกรรมอวกาศได้เพิ่มขึ้นเมื่อไม่นานมานี้
เหล็กกล้าไร้สนิมหมายถึงชุดของโลหะผสมที่มีฐานเหล็กซึ่งมีโครเมียมอย่างน้อย 11% ซึ่งเป็นสารประกอบที่ป้องกันการกัดกร่อนของเหล็กและให้ความต้านทานความร้อนเหล็กกล้าไร้สนิมประเภทต่างๆ ได้แก่ ธาตุไนโตรเจน อะลูมิเนียม ซิลิกอน กำมะถัน ไททาเนียม นิกเกิล ทองแดง ซีลีเนียม ไนโอเบียม และโมลิบดีนัมประเภทของเหล็กกล้าไร้สนิมจำแนกและระบุด้วยตัวเลขสามตัวแม้ว่าเหล็กกล้าไร้สนิมที่ใช้กันทั่วไปจะมีเพียงประมาณหนึ่งในสิบ แต่ก็มีเหล็กกล้าไร้สนิมมากกว่า 150 เกรดนอกจากนี้ เหล็กกล้าไร้สนิมยังสามารถทำเป็นแผ่น แผ่น แท่ง ลวด และท่อ ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่หลากหลายเหล็กกล้าไร้สนิมมีห้ากลุ่มหลัก โดยจำแนกตามโครงสร้างผลึกเป็นหลักกลุ่มเหล่านี้คือเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติก เฟอริติก มาร์เทนซิติก ดูเพล็กซ์ และตกตะกอน