将来 几年我国飞机用铝合金将爆发式增进

由成都航空公司手艺 过硬、经验雄厚 的具有 ARJ21遨游飞翔 天资 遨游飞翔 员驾驶着第106架机，从上海中国商飞公司机场直飞成都双流机场，交付成都航空公司，估计 于2021年3月份投放市场，早期 投放成都至北京、上海、广州、深圳、武汉、西安等7条航路 。这是中国继11月2日C919年夜 飞机总装下线后，平易近 机航空工业的又一件年夜 事，在现代喷气式支线客机自立 设计、试制、实验 、试飞、取证、出产、交付等全进程 方面又一重年夜 冲破 。从2021年3月起中国国内航路 初次 具有 悉数 自立 常识 产权的Made in China的喷气式支线客机。

凭据 平易近 用航空部分 的划定 ，新款客机在交付后，必需 经由过程 运行及格 核定 ，进行100h遨游飞翔 验证，对弥补文件进行严厉 审查，证实 完全相符 平易近 航局的相干 尺度 后方可投放使用，这就是ARJ21为甚么 要到来岁 3月才能投入营运的缘由 。

ARJ21涡扇支线客机于2002年4月正式立项由中国商用飞机公司研制，2006年9月首架前机身部段在中国第一航空工业团体 西安飞机工业公司交付，2007年12月首架机在上海飞机公司总装下线，ARJ21-700飞机2008年11月在上海首飞成功，2021年3月ARJ21-700飞机完成初次 航路 演示遨游飞翔 。ARJ21-700支线客机从正式立项至2021年投入营运用时 14年。

ARJ21客机用了哪些铝合金

ARJ21支线客机根基 上是用铝合金打造的，铝制零部件的质量跨越 飞机净质量的75%，经常使用 的铝合金几近 全用了，不论是 变形铝合金，还是铸造铝合金的，几近 所有系的合金都用了，年夜 的有四五十公斤 的蒙皮板，小的是以克计的铆钉，ARJ21客机的零件总数上百万件，可是以紧固件最多，而在紧固件中坐第一把交椅的是古老的铆钉。铆钉问世可能有几千年了，在飞机上的运用 也有112年了。

在ARJ21支线客机主构造 铝材顶用 的最多的是2xxx系及7xxx系合金，并且 都是最新一代的合金，满是 美国铝业公司供应 的，万里迢迢从美国西海岸超出 年夜 洋来到中国，板材来自艾奥瓦州（Iowa）达文波特轧制厂（Davenport Works），挤压材与锻件是拉斐特厂（Lafayette Works）出产的，也有一些挤压材来自韩国的长光铝业公司，它是美国铝业公司在韩国的一个独资铝材挤压企业。2xxx系及7xxx系合金在ARJ21主构造 铝材用量中占总用量的98%。接下来聊聊哪些零部件是用铝合金制，用的是甚么 合金与何种状况 的材料。

蒙皮全用2524-T3合金

2524-T3合金真是一个很牛的2xxx系合金，ARJ21-700支线客机的所有蒙皮它都全包了，满是 用其预拉伸板制造的，包罗：机身蒙皮，后机身蒙皮，翼下机身蒙皮，与机翼对接的机身部位蒙皮，襟翼蒙皮，襟翼子翼蒙皮，垂尾蒙皮，升降舵蒙皮，平尾蒙皮，扰流板蒙皮，标的目的舵蒙皮与调剂 片，副翼蒙皮与调剂 片，缝翼蒙皮，升降舵调剂 片。2524合金1995年降生 ，同年在美国铝业协会注册，而它“爷爷”的“爷爷”2024合金倒是 1934年降生 的。2524合金是2024合金家族的第六代，在主成份 （Cu、Mg、Mn）方面它们的含量年夜 体相等，例如2024合金含3.8%~4.9%Cu，而2524合金的为4.0%~4.5%；2024合金的镁含量为1.2%~1.8%，而2524合金含1.2%~1.6%；2024合金含0.3%~0.9%Mn，而2524合金的含量为0.45%~0.7%Mn，因而可知 ，2024合金的主合金元素含量局限 比2524合金的宽松一些，因此 2524合金的出产难度稍年夜 一些。

可是2524合金的杂质含量比2024合金的少很多 ，是一个很清洁 的合金，它的杂质Si、Fe、Cr含量为0.06%、0.12%、0.05%，离别 只有2024合金的12%、24%、50%，其他杂质的含量也响应 地年夜 幅度下落 ，因此 其杂质相数目 少很多 ，合金的常规力学机能 与2024合金的相当，可是其断裂韧性与抗应力侵蚀 开裂能力、抗疲惫 裂纹扩大 能力比2024合金强，也更耐毁伤 容限，所以它的综合机能 比2024合金的更好。用它制造的零部件加倍 经久耐用，维修期长了，保护 费用下落 了，飞机的平安 性更高了。

T3示意板材固溶处置惩罚 后颠末拉伸，然后再时效处置惩罚 （天然 时效）与发给用户，用户用于加工零件，由于 拉伸在用户加工零件之前，故被称为预拉伸，拉伸永远 变形量为1.5%~3%。淬火后的板材内存在着巨年夜 的内应力，表层为压应力，内部为拉应力，如不用 除它们，用户用其加工零件时会发生 变形，变成 废品，预拉伸就是消弭 这类 淬火残存 应力，便于机械加工工件的顺遂 进行。颠末预拉伸的铝合金板被称为预拉伸板，多用于制造航空器蒙皮，是一类高手艺 产物 。预拉伸在拉伸机长进 行，中国今朝 可出产预拉伸板的企业有东北轻合金有限责任公司、西南铝业（团体 ）有限责任公司、南山轻合金公司、爱励国际（镇江）有限公司等7家。

用2024型合金制造的ARJ21飞机零件还有：用2524-3511合金加工的机翼下壁板，用2324-T39合金加工的机翼梁腹板。用2026-T3511合金制造的机翼梁下缘头，2026合金是1999年在美国铝业协会公司注册的一个美国Al-Cu-Mg系合金，它的Cu、Mg、Mn含量比2524合金的低一些，但相差不太年夜 ，年夜 的区分 还在于它含有0.05%~0.25%Zr与杂质Si、Fe、Cr、Zn、Ti的含量周全 低于2524合金的，因此 它的综合机能 比2524合金的更胜一筹，T3511示意固溶处置惩罚 后颠末拉伸的挤压材料，拉伸永远 变形量1%~3%。

7xxx系合金

在ARJ21支线客机构造 制造中，用得最多的是2xxx系的2524合金，在铝合金总量中它占60%；其次是7xxx系合金占35%摆布，主要用了三种合金：7050、7150、7055，都是美国铝业公司研发的新型超强度铝合金。这3种7xxx系铝合金撑起ARJ21客机半边天，现实 上可以说是两种合金，由于 7050合金与7150合金的主要成份 不异。

7050合金是一种高纯的超硬铝，不仅杂质Fe、Si的含量低，并且 Mn的含量也很低，组织中脆性同化 相年夜 幅度削减 ，在主成份 中增年夜 了锌镁比，并用Zr代替Cr作为晶粒细化剂。由于这些成份 的改良和 过人工时效处置惩罚 ，使7050合金在连结 更高强度下，具有断裂韧性高、疲惫 强度高、耐毁伤 容限机能 好、抗应力侵蚀 机能 好等良好综合机能 。另外一 个凸起 长处 是有高的淬透性，特别合适 于制造厚板与锻件、厚截面零件。在飞机上主要用7050合金制造要求高强度、高应力侵蚀 和剥落侵蚀 抗力及优秀断裂韧性的主承力构造 ，如机身框、隔板、机翼壁板、翼梁、翼肋、升降 架支持 零件和铆钉等。升高温时7050合金的强度下落 ，长时间 使用温度不得跨越 125℃。

ARJ21客机由7050合金T7452材料的零件有后机身框、机身框、机身机翼上方机身框、搭客 窥察窗框等。

7150合金是7050合金的成长 ，Zn的含量更高一点，Mg含量略有改观，Zn/Mg比有所提高，Cu含量稍有下落 ，因此 机能 进一步改良 了，用其T77状况 材料制造的构造 承力件有：机翼肋缘条、翼肋腹条，襟翼肋、襟翼梁缘头、襟翼梁腹板、垂尾梁缘头、垂尾腹板、垂尾肋、升降舵肋与梁、平尾肋、梁腹与梁缘头，标的目的舵肋、梁复板与梁缘头，副翼肋与梁，缝翼与梁，前缘肋，机身地板梁下增压区剪切角片。用T7751状况 材料制造的承力构造 件有：机翼上下翼面上桁条、机翼梁上缘头、垂尾长桁，与机翼对接的机身部位长桁、机身桁、地板梁下增压区桁。

用7055合金制造的零件虽不多，但都是受力年夜 的与要害 性的，如用7055-T77511合金制造机翼上壁板，升降 架接头是用7055-T77合金铸造 。在7xxx系合金中，7055合金是合金化元素平均总含量最高的之一，为12.35%，铁与硅的平均总含又最低，仅0.125%，因此 年夜 扁锭的铸造难度年夜 ，冷裂纹偏向 年夜 ，有些规格的年夜 扁锭我们至今不克不及 有经济效益地铸造。

铆钉用量近40万个 一个也不克不及 少

自飞机问世120多年来，零部件的铆接就是一种必弗成 少的毗连工艺，至今仍如斯 ，年夜 型计谋 运输机与A380型特年夜 客机每架的铆钉用量上百万个。在从此一段相当长的时候 内，铆接仍将是零部件毗连的主要工艺，只不外 跟着 时候 的推移，设计的改良与焊接办 艺 的提高 ，铆接工作量会有所削减 ，可是削减 速度迟缓 。例如一架年夜 小与ARJ21客机相当平易近 机三四十年前每架的铆钉用量约60万个，而如今 仍要用40多万个。

ARJ21支线客机用的铆钉合金有2021、2219、3003、5052、5056、7050合金，2219合金铆钉用于铆接高强度的表里 构造 ，7050-T73合金铆钉用于铆接高强度抗侵蚀 的构造 。铆钉在铆接前都要颠末硫酸液阳极氧化处置惩罚 与重铬酸盐封孔。

铸造铝合金

在ARJ21支线客机制造中也用了一些铸造铝合金，固然 用量比变形铝合金少很多 ，但也是弗成 或缺的，如用356及A356合金铸造外形 构造 复杂、壁厚较薄与要求气密性的承受中等载荷的构造 零件、仪器仪表附件、发念头 零件、燃油泵壳体，它们是铝-硅-镁系合金，相当于中国的ZL101，它含6.5%~7.5%Si、0.25%~0.45%Mg；A356合金是356的改良型，不外 它的杂质含量低与添加了微量晶粒细化元素，因此 具有更高的力学机能 。

近日，我国ARJ21新支线飞机从上海飞往成都，正式交付给成都航空公司，这是继11月2日C919年夜 型客机总装下线后，我国航空工业又一重年夜 冲破 ——ARJ21新支线飞机是中国初次 依照 国际平易近 航规章自行研制、具有自立 常识 产权的中短程新型涡扇支线飞机业内助士示意，得益于手艺 的提高 和 国度 政策的 支持，我国平易近 用飞机制造市场广漠，而铝作为航空器材制造最主要 的金属材料之一将阐扬举足轻重的感化 ，相干 铝企也将显著受益。

ARJ21新支线飞机包罗根基 型、货运型和公事 机型 等系列型号，座级78~90座，航程2225~3700千米 ，主要用于知足 从中间 城市向周边中小城市辐射型航路 的使用要求。据悉，ARJ21交付后，凭据 行业划定 ，新款的飞机必需 经由过程 运行及格 核定 ，进行100小时的验证，对弥补文件进行审查，证实 相符 平易近 航局的尺度 后才能投用，估计 交付3个月后将投放市场。

ARJ21飞机是我国平易近 机家产第一个投入营运的具有完全自立 常识 产权的飞机，初步摸索了一条“自立 研制、国际合作、国际尺度 ”的平易近 机手艺 线路 。 ARJ21依照 “主制造商——供给 商”国际通用的研制经管模式，组建了国外系统供给 商的经管系统 。系统研制由中方提出系统设计要乞降 手艺 指标，中方与国外供给 商进行结合 界说 ，国外供给 商进行研发，中方进行监控、评审、审批和适航核定 ，中方最后完成飞机级系统集成和综合。

中国商飞公司董事长金壮龙示意，经由过程 ARJ21-700飞机研制，我国走完了喷气支线客机设计、制造、实验 、试飞全进程 ，把握 了掉 速、最小离地速度、颤振、天然 结冰、升降 架摆振等一年夜 批要害 试飞手艺 和新手艺 、新材料、新工艺，建立了平易近 机家产系统 ，为C919国产年夜 型客机项目顺遂 推动 开辟了道路，缔造 了有益 前提 。

C919是中国具有 自立 常识 产权的中短程商用干线飞机，尺度 航程型设计航程为4075千米 ，增年夜 航程型设计航程为5555千米 ，可知足 航空公司对分歧 航路 的运营需求。C919客机的成长 方针是为平易近 用航空市场供应 平安 、舒适、节能、环保、具有竞争力的中短程单通道商用运输机。在市场定位上，以国内为切入点，同时统筹 国外市场，供应 多品级 、多种航程的产物 。

今朝 ，C919年夜 型客机国表里 用户数目 为21家，总定单 数到达 了517架。C919首架机打算于2021年首飞。凭据 展望，C919成功进入市场 后，总销量有望到达 2000架次摆布，中国无年夜 型平易近 用客机的时期 也将成为汗青 。业内助士示意，ARJ21和C919的成功自研，不仅成为平易近 机家产成长 的历 史性转折，还将为与航空业紧密亲密相干 的铝加工业带来巨年夜 市场。

铝合金凭仗 密度小、强度适中、易加工成形、耐侵蚀 性强，资本 雄厚 、可收受接管 性强等怪异的优势，成为航空器制造的主要要害 性构造 材料。 高强铝合金具有密度低、强度高、热加工机能 好等长处 ，其制成的板材、挤压型材、毂件等在航空航天构件上有普遍 的运用 前景。好比 高强铝合金厚板作为主要承力 构件，使用比例占飞机上总铝材用量的30%~35%。今朝 ，运用 在航空平易近 机的铝合金材料主要有：铝合金铸件、铝合金锻件、年夜 断面铝合金挤压型材、铝合金厚 板等。

据悉，ARJ21飞机的选材以铝合金为主，铝制零部件的质量占飞机净质量的75%，ARJ21飞机用的铝合金年夜 体上与波音B777飞机的不异，选用 综合机能 优秀的第四代高强耐毁伤 铝合金制造主体构造 件;而C919的前机身、中机身、中后机身、机头与机翼的构造 件则几近 满是 用铝材制造的，C919的铝 制工作总质量占飞机总净质量的65%。

航空运输和通用航空办事 需求的接续增加为飞机制造业成长 缔造 了广漠的市场空间。估计 将来 10 年，全球将需要干线飞机1.2万架、支线飞机0.27万架、通用飞机1.83万架、直升机1.2万架，总价值约2万亿美元;同时，跟着 我国空域经管改造 和 低空空域开放的推动 ，国内通用飞机、直升机和无人机市场巨年夜 。

国际航空运输协会(IATA)查询拜访 告诉中示意，再过20年中国将在飞机乘客数目 方面跨越 美国成为全球最年夜 的航空市场：2034年全球飞机乘客总数将 增加一倍，到达 74亿人，在年均增速为5.2%的情形 下，2034年中国将有11.9亿乘客，跨越 2021年7.58亿人;美国市场的飞机乘客数目 将以平 均3.1%的速度增加，这能让乘客数目 在2034年到达 11.6亿人。与此同时，该协会展望，2029年中国就会成为世界第一位 。

凭据 空客展望，将来 20年，中国新增飞机总数为5363架，个中 包罗单通道飞机3567架、双通道飞机1477架、超年夜 型飞机319架。

中国铝加工业颠末量 年的成长 ，已成为国际公认的铝材出产年夜 国，今朝 ，不管 是铝合金熔炼装备 、轧制装备 、还是铝合金挤压装备 和 精束装 备 ，现代化的一 流铝加工装备 之数目 对全球列国 而言是最多的，但由于根蒂根基 研究和 高端手艺 的微弱 ，航空航天工业所用的高端铝材方面还是短板。我国自1956年有了现代化的 铝加工业以来，所需航空铝合金厚板一向 处于净进口状况 。

在我国具有 自立 常识 产权的支线客机ARJ21-700与C919年夜 型客机的用材中，铝合金零部件的质量占到飞机总质量的65%~75%。凭据 打算， 到 2021年，ARJ21支线客机、C919年夜 飞机所用30%以上的铝合金材料将采取 国产铝材，但是 中国商飞上海飞机设计研究院副总工章骏日前在出席 “2021新材料国际成长 趋向 高层论坛”时示意，今朝 中国的年夜 飞机C919上国产材料使用的比例只有5%~6%。中国年夜 飞机对铝合金材料的需求增添 了中国 铝加工企业航空平易近 机铝合金研发和范围 化出产的紧急 感。

日前，国度 工信部原材料工业司、装备工业司结合 在上海组织召开第一次“平易近 机铝材上下流 合作机制”工作会议。工业和信息化部原材料司司长周长益示意， 为鞭策 平易近 机铝材跨行业协同立异 ，工业和信息化部将牵头成立“平易近 机铝材上下流 合作机制”，并聚焦航空铝材研发、出产和运用 要害 环节，推动 航空铝材完全自立 供 应，建立自立 立异 的材料系统 和装备手艺 系统 ，充实阐扬合作机建造 用，加年夜 对重点商标 研制和平台扶植 支持，完美 平易近 机铝材运用 指导 政策和尺度 系统 ，激劝国企平易近 企互为增进 和军平易近 融会 。

全球第二年夜 、亚洲最年夜 的工业铝挤压产物 研发制造商中国忠旺作为“平易近 机铝材上下流 合作机制”的成员之一加入了此次会议。据悉，作为平易近 营铝企的领跑者， 中国忠旺早已起头了在航空航天用铝范畴 的摸索和实践：2021年针对航空航天范畴 对铝型材的规格、特征 及严厉 的质量要求，忠旺启动了“7075航空挤压棒 材”的研发项目;2021年，忠旺平易近 机用7075合金薄壁型材构造 件开辟 成功，知足 了平易近 用飞机设计制造的需求，为公司进入飞机制造范畴 打下根蒂根基 ;2021 年，忠旺还与沈阳航空航天算 夜 学、中航沈飞平易近 用飞机有限责任公司三方结合 建立 了辽宁航空航天铝合金研发结合 尝试室等。忠旺团体 现已可出产合用 于飞机部件用的 高强度铝合金板材、棒材、管材和 分歧 断面的铝挤压产物 。

另外 ，忠旺的天津铝压延材项目至今已准备 了五年之久，该项目第一期年设计产能为180万吨，包罗两条出产线，今朝 第一条出产线的厂房扶植 及装备 安装 已根基 完成，现正进行最后阶段的装备 调试。第一条出产线主要出产铝合金中厚板，包罗航空航天、船舶、商用车及轨道车辆等范畴 使用的交通运输板材及化工容器 用板材等，投产后有望改变 国内高端铝板产物 依靠 进口的场面。

“平易近 机铝材自立 化的成长 要求势势必 年夜 力鞭策 国内高端铝材的进一步成长 。”业内助士示意，“由于对手艺 的要求特别很是高，一些具有 范围 和实力根蒂根基 的铝企将 率先受益，这些企业常常 已 具有 世界上顶尖的现代化铝加工手艺 装备，也在增强 研发力度，积极引入行业人材 ，加上国度 政策的鞭策 落实，国产航空铝材有望早日 实现"弯道超车"。

ARJ21客机用的铸造铝合金还有：413.0，360，355，A357，Tens-50，380，A380合金等。