铝合金是我们日常就能接触到的金属材料,家里的铝合金窗户,说不定就是铝合金的。但在众多铝合金中,我国还存在两个“卡脖子”品种,一个第四代航空铝合金,一个第三代铝锂合金。
根据中国工程院2026年2月最新出版的《中国制造业重点领域技术创新绿皮书——技术路线图(2025)》,“十五五”期间(2026~2030)铝合金的任务是四代航空铝合金、三代铝锂合金自主保障率达到100%。也就是在当前这个时间节点,我国四代航空铝和三代铝锂合金还不能完全自主,是仍需要攻关的方向。
《中国制造业重点领域技术创新绿皮书——技术路线图(2025)》p277
航空铝合金到现在已经历四代:第一代是静强度铝合金,第二代强调高强耐腐蚀,第三代强调高强高韧,第四代是为了满足飞机损伤容限设计和可靠性设计的高性能铝合金,典型代表合金主要是7系、小部分是2系。我国航空铝合金其实已经是国际先进水平,就是进入了第一梯队,只是还没领先。所以我这里说的“卡脖子”,并不是说我们还很落后,而是说我们还不是世界第一。
根据2023年一篇文献〔熊柏青,闫宏伟,张永安,李志辉,李锡武.我国航空铝合金产业发展战略研究[J].中国工程科学,2023,25(1):88-95〕,我国第三代、第四代航空铝合金国内立项研制不足10年,那到现在算下来也不足15年,所以略有落后也可以理解。目前部分高端材料仍需从美国铝业公司、法国肯联铝业等公司进口,进口量在40万吨左右。所以工程院绿皮书说的四代航空铝合金尚未实现100%自主,是有据可依的。
另外在第三代铝锂合金上,我国也还没实现100%自主。锂是密度最小的金属,那在铝合金中加入锂,就可以进一步减重。但锂的加入不仅可以降低密度,还可以提高弹性模量和抗疲劳性能,每加入1%的锂,铝锂合金密度可降低约3%,弹性模量可提高约6%。
第一代铝锂合金开始于20世纪50年代,以美国2020合金为代表。第二代开始于70年代,但存在各向异性严重、塑韧性差的缺点,除了苏联1420合金,其他国家的二代铝锂合金,基本都未大批量使用。所以在二代铝锂合金上,领先的其实是苏联。
进入90年代,美法俄开始研制第三代铝锂合金,代表型号有2097、2197等,性能大幅提升。我国对铝锂合金的研究起步于80年代,差不多是在二代合金阶段介入的。2014年C919前机身大部段成功下线,在国内首次采用了第三代铝锂合金,但当时C919用的铝锂合金主要来自美国铝业和法国肯联铝业,还不是自研的,后来中国铝业、南山铝业等公司才加入到材料供应企业中。
其实在2009年,空客公司已经提出第四代铝锂合金;而我国第三代铝锂合金,根据工程院绿皮书,尚未达到100%自主。所以在铝锂合金上,我国无疑还是有些落后的。但正如工程院规划的,“十五五”期间我国第四代航空铝合金、第三代铝锂合金要达到100%自主,所以目前面临的应该也是最后的攻关了。
这是最后的斗争!“十五五”之后,我国在轻质高强合金上,应该不会再存在类似的“卡脖子”项目。
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