近期,工信部召開民機鋁材上下游合作機制第一次工作會議,強調大力推進航空鋁材完全自主供應.隨著國產(chǎn)大飛機C919年內總裝下線,以及支線客機ARJ21的推廣加速,我國對航空鋁材的需求將進入一個高速增長期,這對于航空業(yè)和鋁材業(yè)來說,既是發(fā)展新機遇也是工作新挑戰(zhàn).

    鋁合金是以純鋁與銅、硅、鎂、鋅、錳其他合金元素合成的一類高性能有色金屬材料,被廣泛用于航空、航天、兵器、核工業(yè)、高速列車等領域,其中,鋁合金在航空領域的應用尤其廣泛,被譽為"百年航空,百年鋁合金".鋁合金作為構成飛機的主要機體材料之一,在航空制造中具有非常重要的地位.

    2011年,我國第一條與國家大飛機等項目配套的鋁合金厚板生產(chǎn)線在西南鋁建成投產(chǎn),使我國成為繼美國、日本、德國和俄羅斯之后,又一個能夠實現(xiàn)鋁合金厚板規(guī)?；a(chǎn)的國家.這條生產(chǎn)線的建成投產(chǎn),實現(xiàn)了幾代鋁加工人的夙愿,對于進一步提升我國鋁加工業(yè)的整體發(fā)展水平,提升我國國防建設和航空工業(yè)急需鋁合金材料的保障能力、助推我國大飛機建設、具有極其重要的意義.

    厚板生產(chǎn)線建成投產(chǎn)只是航空鋁材發(fā)展的第一步.鋁材生產(chǎn)不斷增強自主創(chuàng)新建設能力,突破多項關鍵技術,解決了一系列重大關鍵技術難題,開發(fā)出一大批市場急需、代表國際國內先進水平、填補國內空白的新產(chǎn)品和新技術,形成了一系列具有自主知識產(chǎn)權的科技成果,為我國航空航天、國防軍工和國家重點建設項目提供了優(yōu)質的鋁材.

    近年來,我國航空鋁加工企業(yè)不斷加強對外交流探索,與波音公司、空中客車、賽峰公司、龐巴迪公司等知名航空制造企業(yè)開展合作,進一步提高航空鋁加工水平."鋁材研制及加工技術在一定程度上決定著一個國家的航空航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平.航空用鋁材通常綜合性能要求高、生產(chǎn)工序流程長,現(xiàn)有的技術管理模式已難以適應航空用戶單位對產(chǎn)品工藝過程質量控制的精細化要求.并且,由于先進航空材料產(chǎn)品正處于國產(chǎn)化的初期階段,與國外先進鋁加工企業(yè)相比,我們的競爭力不強是不爭的事實."西南鋁總工程師黎勇分析說.

    航空產(chǎn)品通常存在訂貨品種多、數(shù)量少、生產(chǎn)組批困難、產(chǎn)品成品率低、穩(wěn)定性差等問題,嚴重影響了客戶使用國產(chǎn)航空材料的積極性.為提升航空急需鋁合金材料的保障能力,在航空領域搶占先機,就必須構建自主創(chuàng)新的材料體系和裝備技術體系,有針對性地解決材料研發(fā)中的難題,進一步提升新材料研發(fā)水平.

    特大型弧形模鍛件的成功研制是我國實施自主創(chuàng)新的成功范例.該模鍛件是航空器的關鍵模鍛件,厚度薄、弧度大、易變形,對模鍛工藝要求很高,是高技術含量、高附加值的產(chǎn)品,此前我國一直不能生產(chǎn).為突破這一技術難關,西南鋁成立專門的攻關小組,大膽實施技術創(chuàng)新,通過采取制作專用工具、更新優(yōu)化生產(chǎn)工藝等措施,成功解決了超設備能力的模鍛成形技術、特大型弧形模鍛件尺寸控制技術、特大型模鍛件去應力技術等一系列難題,刷新了我國模鍛件生產(chǎn)史上最長、最重、投影面積最大的歷史紀錄,填補了國內空白.

    民機鋁合金應用現(xiàn)狀

    從相關資料統(tǒng)計分析來看,當今世界主要的民機,鋁材用量均在70%以上,其中應用最多的是Al-Cu系合金(2xxx)及Al-Zn-Mg系合金(7xxx)系列鋁合金,主要用于飛機蒙皮、框梁、壁板、油箱等.復合材料雖能顯著減輕飛行器重量,但制造成本昂貴、后期維護難度大、濕熱性差,而鋁材在多年的應用中積累了足夠的實踐經(jīng)驗,其性能特點得到了充分的驗證.從整個產(chǎn)業(yè)壽命周期來看,復材在品質、成本、環(huán)保上未必能保持優(yōu)勢,歐美在是否進一步擴大復材的應用范圍上也持保留態(tài)度,這為鋁材的發(fā)展提供了良好的契機,及時推出適應新要求的新型鋁材顯得尤為重要.

    隨著傳統(tǒng)鋁合金應用比例呈下降趨勢,新型鋁鋰合金應用也逐漸增多.對于鋁合金來說,鋰元素是降低密度和提高比剛度的最佳元素.空客A350創(chuàng)新性的采用了鋁鋰合金制造機身蒙皮與地板結構,用量達到機身重量的22%;A380機身蒙皮、地板梁、機翼前后緣均使用了鋁鋰合金;龐巴迪C系飛機中,先進鋁鋰合金材料部件已經(jīng)占到飛機材料總量的20%;EH101多用途直升機大量采用了鋁鋰合金.在國內,大型客機C919的機身等直部段,是民用飛機生產(chǎn)中首次使用鋁鋰合金.

    隨著飛機速度、壽命、綠色環(huán)保等要求的不斷提升,航空工業(yè)需要更高比強度、高比剛度、高韌性、高耐熱、高疲勞壽命、高耐腐蝕性、高損傷容限、易加工的新型合金材料.未來鋁材發(fā)展必須在原來的基礎上不斷改進,降低生產(chǎn)成本,提高可成形性與使用性能,加速研發(fā)高純度、高均勻度、超細化的鋁合金,低內應力鋁材厚板,并提高厚板的整體制造能力,提升鋁材切削性和磨削性,時效成形及超塑成形的工藝適應性,可焊接性,研發(fā)可快用于激光快速近/凈成形的鋁合金粉末,研究新型鋁材熱處理技術,是鋁合金材料及制造技術研究、發(fā)展的難點和重點.

    協(xié)同并進贏未來

    "生產(chǎn)大型商用飛機、實現(xiàn)航空鋁材自主供給是落實《中國制造2025》戰(zhàn)略、打造中國高端制造新優(yōu)勢的戰(zhàn)略選擇."2015年9月,工信部在上海組織召開民機鋁材上下游合作機制第一次工作會議,鼓勵民機鋁材研制、生產(chǎn),并將就難點問題積極協(xié)調解決和反映.對航空業(yè)和鋁材業(yè)而言,無疑都是一大利好消息,是未來行業(yè)發(fā)展的重要導向.

    未來,隨著航空航天用鋁材朝高強高韌、耐損傷、抗疲勞、低密度化、可焊接、低各向異性、較強熱穩(wěn)定性等方向發(fā)展,國產(chǎn)鋁必將緊跟新型鋁合金材料需求的步伐,協(xié)同并進,推進我國從"制造大國"走向"制造強國".