高強鋁合金在航空航天領域應用情況

鋁合金因其優(yōu)良的性能，成為航空航天裝備的主要結構材料，鋁合金的發(fā)展過程主要經歷了5代。
1代鋁合金，通過時效硬化處理得到高靜強度的鋁合金，主要應用在運—5和轟—5中；第2代鋁合金，通過過時效處理工藝得到的高強耐蝕的鋁合金，主要應用在運—6、轟—6、殲—11、運—8等軍機中；第3代鋁合金，以高純?yōu)榛A，生產高純度的鋁合金，具有高強高韌耐蝕的優(yōu)良性能，主要應用到殲—10、梟龍、ARJ21中；第4代鋁合金，通過控制多尺度第2相為基礎的工藝得到高韌耐腐蝕抗疲勞的鋁合金，主要用在ARJ21和大運機中；第5代鋁合金在研產品，研制具有高淬透性的高綜合性能鋁合金，主要應用在大型航空航天運載工具中。
隨著材料技術的不斷攻關，高性能材料在航空航天工藝的發(fā)展中不斷迭代，新材料的涌現(xiàn)不斷倒逼傳統(tǒng)材料技術前進，鋁材在性能、規(guī)格方面面臨著的挑戰(zhàn)，要求鋁合金材料更高強、更輕質、更可靠和更長壽，具備極端環(huán)境下的服役性能、高強高韌耐腐蝕耐疲勞，加工后低殘余應力的大規(guī)格高性能材料。通過控制熱處理工藝、調控材料微觀組織等方法來提高鋁合金的綜合性能，滿足航空航天工業(yè)發(fā)展對材料的苛刻要求。這就需要我們應用最新的國際國內的科研成果，加工高精密的鋁合金材料（薄板連鑄連軋、電磁鑄造、快速凝固、流變鑄造、噴射沉積、深冷加工等工藝）滿足應用場景對高強鋁合金的需求。
1.鋁合金在航空領域的主要應用
在航空裝備中，不同部位對于鋁合金材料的選材具有的選型要求。飛機上不同部位應用的鋁合金主要有2X24,7X75,7X5X等，隨著鋁合金材料工藝的不斷改進，在飛機不同部位的應用牌號也在不斷調整。
高強鋁合金材料在波音747客機上的應用主要是采用7075T6和2024T3材料較多。在波音777客機上采用的主要鋁合金牌號為7055T77、7150T77和2X24T3；在空客A380上用的鋁合金為7055/7449/7085/2024/6013/5076等合金，下機身壁板及上機身壁板都采用了鋁合金材料，其他大部分則是采用碳纖維復合材料進行減重。國產大飛機ARJ21中主要應用的鋁合金材料牌號主要為2X24、7050、7175、7075等。不管在在民機還是軍機中用材結構比例仍然主要以鋁合金材料為主，鋁合金在材料成本、工藝穩(wěn)定性、綜合力學性能等方面仍具有不可替代的優(yōu)勢。
2.鋁合金在航天領域的應用
鋁合金在航空航天領域的運載火箭上應用較多，主要牌號是7075、20X4、2219等，發(fā)動機裝置、主體部件、旋轉臺、遙控部分等主要是鋁合金7075，如液氧槽主要為2219，20X4主要用于衛(wèi)星流線型外罩和控溫閥部件等。此外，載人飛行器的骨架是用2024和7075鋁合金制作而成，因為這兩種鋁合金強度高，質量輕，厚度薄。鋁合金板材在這些物體上也屢被運用，比如防護板、安全裝置、推進器等。
隨著高強輕質鋁合金材料成型技術和加工技術不斷發(fā)展進步，本體材料性能不斷得到提升，加工成型工藝不斷提升，在制造業(yè)發(fā)揮了輕質金屬的典型優(yōu)勢，但是仍然存在一系列的問題，需要在現(xiàn)有基礎上進一步開展如下工作：
一是不斷加大高強鋁合金材料科學基礎技術的研發(fā)，從材料成分組成、熱處理工藝、加工工藝等諸多方面進行高強鋁合金材料性能的提升；
二是加強對高強鋁合金生產設備的開發(fā)研制，使鋁合金的傳統(tǒng)工藝向智能制造工藝快速轉變；
三是加強國際技術合作，借鑒國外的技術開發(fā)經驗及研發(fā)理念。