高机能 铝合金材料在国产年夜 飞机C919上的运用

2021年11月2日上午10时，中国自立 研制的首款新一代喷气式干线客机C919在上海总装下线。C919正式向全球公然 表态 ，让为之成功供应 多种金属材料的有色人备感振奋。

C919飞机下线确当 日下昼 两点，记者收到了材料科学家、钛合金专家、中国科学院院士曹春晓发来的C919年夜 飞机下线视频，现场十分壮不雅 ，飞机徐徐 滑行，五星红旗飘荡 ，排场 极度震憾。为记实C919年夜 飞机出色 时刻，记者随即德律风 采访了曹院士。

图为：采取 国产铝合金材料的年夜 飞机C919全貌

曹院士说，我国首架C919年夜 飞机下线具有里程碑式的主要 意义，是2021年试航的主要 时候 节点，标记 着我国航空工业迈上了一个新的高度，标记 着我国高端制造工业迈上了极新 的台阶，航空强国的胡想 又进步 了一年夜 步。C919年夜 飞机下线这个阶段性功效 申明 航空人及各行各业倾力科研、倾力支持的巨年夜 起劲 是富有成效的。为年夜 飞机供应 多种金属材料的有色行业更是功不行没。

C919总设计师吴辉煌 、中国科学院院士曹春晓、中国工程院院士刘年夜 响、中国科学院院士李未（左三至左六）在C919下线现场。

一代材料 一代飞机

没有材料做不成飞机，成长 年夜 飞机，材料必需 先行，成长 飞机材料会带动其他行业的成长 。曹春晓说：“航空材料的研发不但 需要航空系统，更需要有色、冶金等系统弄 材料的单元 配合 介入 。”

已故两院院士师昌绪师长教师 在2007年6月18日“年夜 飞机与新材料”的高条理 沙龙上提出材料界要加速 年夜 飞机材料的开辟 。他说：“没有材料是做不成飞机的，材料占飞机质量的69%，成长 年夜 飞机，材料要先行，而成长 飞机材料自己 也会带动其他行业的成长 ，我们要借此次 沙龙举止为支持国度 年夜 飞机的成长 做一些切磋，出一些预研课题。”

C919年夜 飞机从2007年立项起步实施以来，铝合金、铝锂合金、镁合金、钛合金、碳纤维复合材料等的研制与推动 跃上了一个全新的台阶。举全国之力，聚全球之智，打造平易近 机家产配合 体的年夜 飞灵活 作 在家产互动中进行。几年前，记者采写《抢占航空制造业的制高点》时采访了曹春晓院士。曹春晓说，“一代材料，一代飞机”是航空工业成长 的活泼 写照。从1903年莱特兄弟驾驶的第一架飞机是用木头和布做成的到金属材料成为机体航空材料的主流。从铝合金为主到钛合金已成为飞机的主要材料，每 次材料的瓜代 与更新都是飞机成长 的一次革命。我国年夜 飞机专项的要害 手艺 包孕 发念头 、材料和电子装备 等三项。其实，发念头 和电子装备 的成长 根本仍然 是材料，即高温合金材料和电子、微电子材料等，凸显航空材料在飞机、发念头 成长 中的要害 感化 。现在 ，复合材料在飞机、发念头 布局材料家族中成为一名 新成员，这就是碳纤维。碳纤维比铝还要轻，比钢还要硬，其比重是铁的四分之一，强度是铁的十倍，化学构成 极度不乱 ，具有高抗侵蚀 性，合用 于航空和航天航行器。

C919年夜 型客机是扶植 立异 型国度 的标记 性工程，具有完全自立 常识 产权。先辈 材料初次 在国产平易近 机中年夜 规模运用 。第三代铝锂合金材料、先辈 复合材料在C919机体布局用量别离到达 8.8%和12%。因而可知 ，跟着 我国航空工业的成长 ，各行各业互相 融会 ，军平易近 共建，工业制造慢慢步入高端制造行业，铝合金、镁合金、钛合金、碳纤维复合材料等各类 新型轻量合金材料的出现 ，在交相照映 中天然 助力C919年夜 飞机的顺遂 制造。

世界最好的铝合金材料

为C919穿上摩登“衣裳”

CCTV记者的现场报导 和 曹春晓院士发来的照片、视频中感受 获得 C919的“颜值”相当高，视觉冲击力很强。C919到底穿了件甚么 样的衣裳会这么摩登？

曾两度担负 高机能 铝合金材料国度 973项目首席科学家的中南年夜 学材料科学与工程学院传授 张新明说，C919是今朝 采取 先辈 金属材料最多的一种机型，所采取 的所有是世界上最好的铝合金。

国度 973项目“航空高机能 铝合金材料的根本研究”主要 成员、中南年夜 学材料学院传授 邓运来介绍，作为我国初次 自立 临盆 的年夜 型客机，材料的选择直接决议了其本身 的特点。C919的“机壳”所有由我国自立 设计、制造。“机壳”中铝合金材料约占材料总重量的70%。为了减轻自重、下降 油耗，飞机的重量会正确 到克，C919实现比B737、A320同等 类机型轻5%~10%的目的 ，这得益于铝锂合金。锂元素固然 只占铝合金重量的2%摆布，但在同等承载前提 下，比常规铝合金减轻重量5%以上。

“铝合金材料既要高强度，又要高韧性，还要抗疲惫 、耐毁伤 、耐侵蚀 ，这是一个极度复杂的矛盾同一 。”张新明说，“今朝 ，国内环绕 年夜 飞机金属材料的研究已 获得了年夜 约200多项专利，好比 强度和韧性、耐侵蚀 经常 是矛盾的，我们要同时到达 ，而且 让它们连结 不乱 ，就要不竭研究，这就是金属材料的魅力地点 。”

C919所采取 的机翼，是中国人初次 自立 研制，也是世界平易近 航范畴 今朝 风行 的先辈 设计，它有一个很酷的名字，叫做超临界机翼。这类 机翼采取 的也是铝锂合金材料，它可使 飞机加倍 轻盈，在音速规模之内 实现尽量 快的航行。

C919下线现场。（曹春晓 摄）

“西南铝造”撑起国产年夜 飞机骨架

作为中铝公司旗下的焦点 铝加工企业，西南铝50年来风雨征程已成长 成为我国综合实力最强的特年夜 型铝加工企业，是我国航空航天和国防兵工 材料研发和保障、高精尖铝材研产生 产和出口“焦点 基地”。

“在国度 年夜 力推动 航空铝材国产化的配景 下，充裕 施展 航空航天材料研发和保障的‘焦点 基地’感化 ，不竭加强 航空国产材料自立 化保障能力，既是知足 国度 需求的任务 接受，也是企业顺应政策导向、尊敬 市场，增进 本身 成长 的必定 选择。”西南铝总司理 张吉龙透露表现 。

航空铝材的“领跑者”

早在10年前，西南铝就积极响应国度 号令 ，最先 着手扶植 一条为年夜 飞机项目配套的铝合金厚板临盆 线。在国产年夜 飞机上利用 自己临盆 的铝合金材料，是西南铝人执着而又果断 的胡想 。

2021年11月11日，在西南铝50年成长 进程 中具有里程碑的意义：我国第一条与国度 “年夜 飞机”等项目配套的铝合金厚板临盆 线在西南铝建成投产，使我国成为继美国、日本、德国和俄罗斯以后 ，又一个可以或许 实现铝合金厚板规模化临盆 的国度 。这条临盆 线的建成投产，实现了几代铝加工人的宿愿 ，对 进一步晋升我国铝加工业的整体成长 水平，提高我国国防扶植 和航空航天急需铝合金材料的保障能力，助推我国“年夜 飞机”扶植 具有极为 主要 的意义。

厚板临盆 线建成投产，让西南铝成为国内航空铝材研发的“领跑者”，为了这一步，西南铝支付 了艰辛的起劲 。作为应国度 需求而生的铝加工企业，自开工扶植 以来，西南铝不竭加强 自立 立异 扶植 能力，冲破 多项要害 手艺 ，己为我国数十项航空航天、国防兵工 和国度 重点扶植 项目供应 了上千个品种、数十万吨优良 铝材，弥补 了多项国内空白。“九五”至今，西南铝前后 承当 了近20余项航空材料研制项目，开辟 了2XXX系、7XXX系等合金的新手艺 、新产物 ，构成 了一系列具有自立 常识 产权的科技功效 。西南铝研发的一批工业化前提 下板材、型材、锻件的新材料、新手艺 ，有用 知足 了我国年夜 中型飞机、年夜 推力火箭等装备成长 的需要，根基 实现了我国航空航天材料自立 保障。

近些年 来，西南铝解决了一系列重年夜 要害 手艺 困难 ，开辟 出一年夜 批市场急需、代表国际国内先辈 水平、弥补 国内空白的新产物 和新手艺 ，成为我国铝加工手艺 提高 和行业成长 的一面旗号。1987年和1992年，西南铝国内首家获得美国波音公司严密航空模锻件、锻坯临盆 许可证铜牌；2021年，西南铝成功实现向法国空中客车供货；2021年8月，西南铝成为赛峰公司供给 商；2021年1月，成为庞巴迪公司计谋 合作火伴 。在保障国度 航空铝材需求的同时，西南铝眼睛最先 瞄向平易近 用航空市场。今朝 ，西南铝将与中国商飞结合 展开 航空用铝合金、铝锂合金的研制。

自立 立异 应万变

十年磨一剑，西南铝在航空航天铝材的保障能力扶植 及先辈 航空铝材的研发上获得 了显著成效，但西南铝其实不 知足 于短暂的领跑，而是对准 国外先辈 铝加工企业，最先 了新一轮奔驰 。

“铝材研制及加工手艺 在必然 水平 上决议着一个国度 的航空航天家产成长 水平。航空用铝材平常综合机能 要求高、临盆 工序流程长，现有的手艺 办理模式已难以顺应 航空用户单元 对产物 工艺进程 质量节制 的邃密 化要求。且因为 先辈 航空材料产物 正处于国产化的早期 阶段，与国外先辈 铝加工企业比拟 ，我们的竞争力不强是不争的事实。”西南铝总工程师黎勇剖析 。

航空产物 平常存在定货 品种多、数目 少、临盆 组批艰巨、产物 制品 率低、不乱 性差等问题，严重影响了客户利用 国产航空材料的积极性。为晋升航空航天急需铝合金材料的保障能力，在航空范畴 抢占先机，西南铝出力 构建自立 立异 的材料系统 和装备手艺 系统 ，成立了航空材料根本特征 研究团队、铝锂合金开辟 团队，有针对性地解决材料研发中的困难 ，进一步晋升企业新材料研发水平。

特年夜 型弧形模锻件的成功研制是西南铝实施自立 立异 的成功规范。该模锻件是航空器的要害 模锻件，厚度薄、弧度年夜 、易变形，对模锻工艺要求很高，是高手艺 含量、高附加值的产物 ，此前因为 国外手艺 封闭 ，西南铝一向 不克不及 临盆 。为冲破 这一手艺 难关，西南铝成立专门的攻关小组，年夜 胆实施手艺 立异 ，经由过程 接纳 建造 专用对象 、更新优化临盆 工艺等措施，成功解决了一系列困难 ，刷新了我国模锻件临盆 史上最长、最重、投影面积最年夜 的汗青 记载 ，弥补 了国内空白。

一次次的自立 立异 ，使现在的西南铝已具有 第三代航空铝合金的保障能力，成为我国航空航天工业材料的主要供给 商。

顺应成长 赢未来

紧跟国度 航空材料研发措施 ，西南铝与中国航空制造业早己成为密不行分的配合 体。

“临盆 年夜 型商用飞机、实现航空铝材自立 供给是落实《中国制造2025》计谋 、打造中国高端制造新优势的计谋 选择。”2021年9月，工信部在上海组织召开平易近 机铝材上下流 合作机制第一次工作会议，激励平易近 机铝材研制、临盆 ，并迁就 难点问题积极调和 整 决和反应 。对参会方之一的西南铝而言，推动 政策无疑是材料研制路上的一年夜 “利好”，是材料研制工作的主要 导向。

“跟着 首款C919 11月2日总装下线和 支线客机ARJ21的推行 加速，我国对航空铝材的需求将进入一个高速增进 期。”张吉龙说，“对西南铝而言，在国度 年夜 力推动 航空铝材国产化进程中，既是面对 着成长 新时机 ，也面对 着材料研制工作的新挑战。”

其实早在2008年7月,我国年夜 飞机项目启动之初，西南铝就最先 介入 由中国商飞带动的材料研制工作。协助编写了商飞工艺节制 （PCD）文件；完成了商飞按照适航要求对西南铝进行的质量系统 审查认证。国产年夜 飞机C919项目实施全球采购,西南铝为首款C919供应 了30个规格的锻件。今朝 西南铝临盆 的锻件已实现向商飞批量供货，并与商飞竖立 了重新 材料研发到贸易 合作全方位的合作关系，已具有 为平易近 用航空供应 铝合金材料的能力。

未来，跟着 航空航天用铝材朝高强高韧、耐毁伤 、抗疲惫 、低密度化、可焊接、较强热不乱 性等标的目的成长 ，为知足 航空材料机能 要求，西南铝将紧跟新型铝合金材料需求的措施 ，在晋升铝材质量办理水平、材料不乱 性及保供能力上下工夫 。在可期的未来 ，在我国年夜 力推动 航空铝材完全自立 供给 ，从“制造年夜 国”走向“制造强国”的征程中，西南铝势必 年夜 有可为。

宝钛团体 ：航空钛材的摸索者

在我国方才 下线的C919年夜 飞机上，钛合金用量达9.3%，其钛金属复合材料由宝钛团体 有限公司研制。

宝钛团体 有限公司自C919年夜 飞机项目启动以来，已前后 承当 了国度 Ti-3Al-2.5V（TA18）管材、β热处置的Ti-6Al-4VEIL厚板、β处置的Ti-6Al-4V合金型材、TB5板材工程化研制四个DK型号用材料研制义务 ，并充裕 施展 本身 产物 质量、交货期、价钱 等优势，经由过程 国际招标采购，到达 了C919年夜 飞机对其所用材料质量等严厉 前提 ，成为中国商飞公司国内钛材料的及格 供给 商，为此次正式下线的C919首架机上陆续供应 了多种规格的钛合金棒材、厚板和薄板材料。

这也是宝钛团体 公司继本年 9月方才 完成霸占 钛合金加工制造多项要害 手艺 ，弥补 国内钛合金研究多项空白，“4500米载人潜水器电子束焊接载人球壳”出厂后，又在C919年夜 飞机上有了“钛”好摸索。

据悉，复合材料和钛合金材料的运用 ，有用 下降 了年夜 型客机重量，晋升了飞机的经济性，这是未来航空范畴 新材料运用 的标的目的。国内年夜 飞机项目带动了高端制造家产成长 趋向 ，钛这类 轻型合金运用 必定 会缩小与国外的差距。

在国产年夜 飞机的研制中，钛合金复合材料的年夜 吨位锻制成型一向 以来是制约飞机成长 的手艺 瓶颈，因为 钛合金的密度比钢小很多 ，而强度又和钢很接近，是以 ，它可以年夜 年夜 减轻飞机及其发念头 的重量。中国科学院院士曹春晓说，国产年夜 飞机C919的布局轻量化和与之相干 的“低油耗”是今朝 航空制造范畴 的竞争焦点之一。油耗几多直接表现 了飞机及其发念头 服役寿命期的经济性和环保性的好坏 。美国波音787飞机在2007年的研制进程 中曾投入3亿美元研究利用 钛合金代替铝合金，以解决超重问题。波音787机体钛合金用量达15%，创下平易近 用客机机体钛合金用量最高记载 。而俄罗斯正在研制的新一代150座级的客机MS－21机体钛合金用量高达25%。我国一些飞机机体布局中的钛合金用量也在不竭提高，商用客机ARJ21的钛合金用量为4.8%，而C919客机用钛量已到达 9.3%，和波音777比拟 略高，波音777为8%。

中国工程院院士刘年夜 响说，航空发念头 机能 的提高，在很年夜 水平 上是经由过程 采取 新布局、新材料和新工艺来实现的。现代先辈 航空发念头 机能 、靠得住 性和推许 比的提高，材料和制造手艺 的进献 率约占50%~60%。年夜 飞机布局轻量化的刚性需求，使航空运用 范畴 愈来愈 离不开钛。宝钛股分 为此，积极介入 C919年夜 飞机的材料研制，弥补 了钛复合材料装备在飞机范畴 “中国智造”的空白。

在C919年夜 飞机项目研制时代 ，宝钛团体 依照 适航性认证要求，经由过程 不懈攻关、工艺优化、质量改善 等措施，成熟产物 不竭完美 ，新产物 已初具规模。后期将继续施展 家产优势，攻坚克难，加速 研制进度，尽快使所研制产物 获得 装机运用 ，为C919年夜 飞机扩年夜 钛材用量供应 手艺 支持 和材料保障，为国内航空事业的成长 和尽快实现钛合金材料国产化做出进献 。

今朝 ，宝钛股分 正在进行3D打印手艺 攻关实验 制造航空发念头 方面的摸索。