铝锂合金：现代飞机新型材料的选择

近日人们广为关注的C大飞机首架机正式下线然而令铝业界更为关注的是C大型客机所应用的材料情况尤其是第三代铝锂合金材料的发展现状为此本报记者采访了专门从事铝材深加工市场研究专家北京佰汇咨询公司总经理王登文先生王登文向记者详细介绍了航空材料发展现状以及当前航空用铝锂合金材料发展情况

王登文说在航空工业飞机的研发制造离不开材料的支撑铝锂合金与碳纤维复合材料是新时代飞机的主要用材近年来航空用碳纤维复合材料的面市对传统铝合金材料在航空工业的应用带来一定的冲击面对航空碳纤维复合材料的崛起与竞争以美国铝业公司为代表的铝企针对碳纤维复合材料的弱项成功开发出了第一代铝锂合金它与碳纤维复合材料相比其气动性更好防腐能力更强质量更轻在制造运行维修成本上更低据了解铝锂合金的生产成本仅为碳纤维复合材料的在新型飞机设计制造中采用铝锂合金可使飞机铝合金零部件的质量减轻铝锂合金已成为新一代航空飞机的关键性结构材料目前各国先进的战斗军机和民用飞机越来越多地采用了铝锂合金

在国外空客A创新性的采用了铝锂合金制造机身蒙皮与地板结构其用量为机身重量的A机身蒙皮地板梁机翼前后缘均使用了铝锂合金在庞巴迪C系飞机中先进铝锂合金材料部件已经占到飞机材料总量的波音和EH多用途直升飞机也大量采用了铝锂合金

在国内中国商用飞机有限责任公司制造的C大飞机主结构材料中铝及铝锂合金占比约吨铝锂合金在C大飞机主结构材料中首次应用且用量较大由中航洪都飞机公司制造的C机身前部等直段部和中航西安飞机公司制造的C大型客机中机身和副翼大部件均大量采用了先进的第三代铝锂合金板据了解C大飞机用第三代铝锂合金来自美国铝业公司达文波特轧制厂

目前全球航空铝合金的焦点是先进铝锂合金的研发与应用据北京佰汇调研数据显示美国铝锂合金生产能力约万吨年其中美国铝业公司生产能力达到约万吨年既是美国也是全球铝锂合金产能产量最大的生产企业

王登文介绍说尽管美国铝业公司铝锂合金产量居全球首位但仍在对铝锂合金进行扩能美国铝业公司在拉斐特建立了世界产能最大的铝锂合金生产工厂用来生产第三代铝锂合金部件年中期美国铝业公司完成了位于英国基茨格林工厂铝锂合金产能的扩张对达文波特轧制厂的铝锂合金板生产线进行了改扩建对印度安纳州拉斐特挤压锻造厂的铝锂合金生产线进行了扩建

美国肯联铝业公司的法国沃雷普研发中心研发出一种名为AIRWARE新型铝锂合金据介绍AIRWARE是应用于航空航天领域一种具有革命性的铝合金新材料它是将铝与锂铜银等其他金属融合从而获得这种新合金据北京佰汇了解AIRWARE可为飞机制造带来四大优势一是比传统铝合金材质轻因此能够优化结构部件的设计并减少二氧化碳的排放二是其卓越的抗腐蚀和抗金属疲劳特性可将较大的维护间隔时间延长至年三是可实现的循环再生利用四是可用于制造航空器的所有全部零部件目前AIRWARE在新一代飞机制造中已得到应用空中客车公司将其应用于其宽体客机AXWB庞巴迪公司将其应用于窄体飞机C系列为满足航空市场对新型铝锂合金日益增长需求肯联铝业公司正在法国伊苏瓦尔轧制厂新建两条铝锂合金熔炼铸造生产线专业生产AIRWARE铝锂合金预计在建的两条铝锂合金生产线将于年前投产

在中国为满足国产飞机对铝锂合金的需求我国铝加工业在上世纪年代就开始对铝锂合金进行跟踪性研究成功仿制了和两种铝锂合金目前我国已基本掌握了航空铝锂合金的熔炼技术如铝锂合金大扁锭与铝锂合金圆锭的铸造技术但在铝锂合金基础研究与合金生产实践方面与美俄仍存在较大差距表现在一是创新能力与技术开发能力较为薄弱二是生产能力小当前仅有西南铝业集团有限责任公司能够生产少量铝锂合金远远不能满足国产大飞机的需求北京佰汇认为国家需要投入专项资金提升航空铝锂合金研发能力增加航空铝锂合金生产企业数量扩建航空铝锂合金生产线

王登文认为我国航空民机尤其是国产CARJ大飞机的快速发展已是不争的事实截至目前C和ARJ大飞机订单已分别达到架架面对航空工业需求旺盛的铝锂合金我国要实现规模化生产锂合金还有很多难题去攻克还有很长的路径去实践但是在困难面前也要看到我们的长处利用好现代化铝熔炼与铝加工装备优势与美俄等先进国家的同行开展技术合作吸收他们的工作经验和研发成果实现弯道超车尽快实现国产大飞机所用铝锂合金材料的国产化