【行业资讯】扩大铝应用丨C919开启中国航空铝材高速增长期

C919用了哪些铝合金

C919大飞机用的铝材都是高端用铝，但我们仍可以按生产工艺难度与价的高低分为如下几类：

第一类是常用传统铝合金材料：7075-T62、7075-T73、7075-T73511、2024-T42、2024-T3511、2024-T3等；第二类是7050-T77型与7055-T77合金材料；第三类是铝-锂合金：2196、2198、2099等；第四类是复合材料，特别是碳纤维及碳化硅纤维增强的复合材料。

对于第一类材料，我们早已解决了“有无问题”，但竞争力问题未完全解决。因为只有解决了各种性能（常规力学性能、抗蠕变性能、抗疲劳性能，耐损伤容限性等）的稳定性、耐久性、可靠性与可追溯性等，才可以用到生产材料；价格合理性，解决了性能满足设计要求与零部件加工工艺之后，价格是否合理成了另一个突出问题，价格高了，用户不会买，飞机的材料采购及加工成本占整体造价的20%～30%，材料的经济性是飞机公司选材的重要原则之一。当前，中国航空铝材的价格大致比美国奥科宁克铝业公司、德国科布伦茨轧制厂、法国工厂价格贵一些。因此，必须把价格降下来。总之，第一阶段应完成的任务是，使现在可生产的各种铝合金材料在各方面都可与进口的相当，同时，在国际航空材料市场上要有相当强的竞争力。

第二阶段任务是解决7050、7055合金，T76、T77材料的供应问题，这里需要完成3项任务：大扁锭铸造，T77处理设备，T77处理精准工艺参数的确定。7050合金及7055合金都是高合金化元素含量的Al-Zn-Mg-Cu系合金，前者的总含量为9.6%～11.9%，后者的Zn、Mg、Cu总含量为11.4%～13.3%，铸造时产生裂缝倾向极大，扁锭成品率低，争取铸造成品率超过90%。T77处理的7055合金半成品是目前变形铝合金中强度最高的，其板材的抗拉强度比7150合金的高10%，比7075合金的高30%，而且有高的断裂韧性与很强的抗疲劳裂纹扩展能力，也有相当强的抗晶间腐蚀开裂能力，是制造民用飞机高承载结构的良好材料。合金材料7055于1991年在美国铝业协会公司注册，是美国铝业公司研发的一种合金，T77处理工艺也是该公司研发的，它是一种三级时效：第一级为峰值时效（T6），第二级为回归处理（RRA，regression and re-ageing），第三级为回归后的再时效，再时效温度和时间与第一级峰值时效时的相近，但又有区别。

第三阶段的任务应是全盘解决民机制造所需的第三代铝-锂合金产品问题，即能供应相当于肯联铝业公司Airware材料或奥科宁克铝业公司达文波特轧制厂（Davenport Works）与拉斐特挤压锻造厂（Lafayette Works）的产品相当的性能，特别是价格不易降下来。生产铝-锂合金的关键是熔炼铸造，只有这道工序的成品率达到80%左右才能生产出有市场竞争力的产品。因此，必须解决铝材的可靠性、安全性、经济性、舒适性等关键指标。另外，材料的统计性能水平（飞机设计中的材料许用值）也是材料能否被采用的决定性因素。中国商飞上海飞机设计研究院副总工程师章骏表示，他们在选材时主要选用产品性能值高且波动范围小的产品。

C919大飞机有2196、2198、2099铝-锂合金，还有Al-Li-Sc合金，肯联铝业公司为研发铝-锂合金，与法国伊苏瓦尔（Issoire）铝业公司合作生产A380宽机体飞机所需的相关材料，历时4年半时间。

最后一个课题也就是第四阶段的任务，解决复合材料供应问题。民用飞机用的复合材料有两类：发动机用的高温高强材料，机身结构用的高强高韧材料，已在2020年完成此课题，但还不能提供有市场竞争力的民用飞机复合材料。当前，中国生产的这类材料不但品质不尽如人意，不能全盘满足客户要求，而且价格贵得惊人，为进口材料的5倍。

铝材是民用飞机制造最重要的关键材料之一，也是用得最多的材料，铝加工业应强化质量意识、过程控制意识、成本意识，尽快将大飞机铝材的国产化率提高到98%以上。为了推动国产铝材的应用，中国商飞对铝加工业航空材料生产企业的过程控制提出了5项基本要求：一是识别出材料生产过程中的全部控制点并可确定其控制方法；二是验证工艺参数“窗口”上下限的合理性；三是对重要原材料，例如重熔用铝锭实施延伸的过程控制；四是生产过程应有完整的记录，并保存一定的时间，以便查阅；五是生产工艺记录应真实可靠并妥善保管。

C919带动产业链翱翔蓝天

中国民航大学航空经济研究所所长李晓津说：“大飞机不仅是为了满足航空领域的发展需求，还能带动诸多基础学科的重大进展，助力新材料、现代制造、先进动力、电子信息、自动控制、计算机等领域关键技术的群体突破，拉动众多高技术产业发展。”实现了两个“从0到1”：一是技术上的“从0到1”，一架C919有400万个零部件，把它们组装起来并送上天，绝非易事；二是市场上的“从0到1”的突破，国产民机制造企业在市场意识、市场能力、市场经验等方面也几乎是从零开始。

C919的目录单价为6.53亿元，其实现商业化运营，可为上下游企业带来商机，拉动国内航空工业产业链的全面升级。以当下大飞机投入产出比的1∶80计算，在维持目前C919国产化率不变的情况下，国产大飞机有望为产业链企业带来万亿元级的市场规模。而随着国产化率的提高，将带动产业链供应链再上新台阶，为中国航空业注入新的发展动力。

大飞机的产业链主要由机体、动力装置、机载系统、零部件、原材料等组成。其中，机体部分占造价的约1/3，由机头、机身、机翼、舱门等组成，由航空工业旗下企业承担，100%的国产化。动力装置目前主要为引进，但是国产航空发动机会在短期内上阵，替代进口。当下，有大量高科技企业投身于机载系统的研发与制造，全部取代国外产品的时日近在眼前。零部件包括锻铸件、标准件、电子元件等。原材料主要是铝合金、钛合金、复合材料和高强度钢等，中铝集团、南山集团、宝钢等能全部供应。C919的机头、机身、机尾、机翼等分别由成飞、洪都航空、沈飞、西飞等企业提供。据称，全国有约30万人参与了C919大飞机的研制，为我国经济社会发展带来巨大的效益。