未來(lái)航空材料拓展輕型合金發(fā)展空間

　　C919大型客機(jī)首架機(jī)后機(jī)身前段近日在中航工業(yè)沈飛民機(jī)交付，該段應(yīng)用先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念，廣泛采用復(fù)合材料和鈦合金材料，有效降低了大型客機(jī)重量，提升飛機(jī)的經(jīng)濟(jì)性，這是未來(lái)航空領(lǐng)域進(jìn)一步拓展鈦、鋁、鎂等輕型合金及復(fù)合材料發(fā)展空間的標(biāo)志。

　　近日，歐洲航空巨頭空中客車公司發(fā)布全球航空市場(chǎng)預(yù)測(cè)，認(rèn)為未來(lái)20年2014-2033全球航空市場(chǎng)將出現(xiàn)三大趨勢(shì)，這更為輕型合金的市場(chǎng)潛力、材料替代、新技術(shù)研發(fā)打開(kāi)了廣泛的想象空間?？湛皖A(yù)測(cè)的“三大趨勢(shì)”——

　　趨勢(shì)一：客運(yùn)量和新飛機(jī)需求量增勢(shì)喜人?？罩锌蛙囌J(rèn)為，2014-2033年間全球航空客運(yùn)量年平均增長(zhǎng)將達(dá)到4.7%，需新增客貨飛機(jī)19000架。此外，約12400架低燃油效率的客貨飛機(jī)將要退役，由新飛機(jī)替代。

　　趨勢(shì)二:亞洲地區(qū)和城市化將成為兩大引擎。未來(lái)20年，亞洲航空業(yè)的增長(zhǎng)將引人注目。中國(guó)國(guó)內(nèi)航空市場(chǎng)將成為全球最大的市場(chǎng)。印度國(guó)內(nèi)航空市場(chǎng)將迎來(lái)歷史增長(zhǎng)最快時(shí)期，至2033年將成為全球10大市場(chǎng)之一。城市化也將是全球航空市場(chǎng)增長(zhǎng)的一大重要引擎。

　　趨勢(shì)三:寬體飛機(jī)需求增長(zhǎng)將格外強(qiáng)勁?？湛皖A(yù)計(jì)，未來(lái)20年全球新增寬體客貨飛機(jī)需求約9300架，按飛機(jī)數(shù)量算，占同期新飛機(jī)總量的30%。

　　空客認(rèn)為，受中國(guó)和印度國(guó)內(nèi)市場(chǎng)發(fā)展以及東南亞地區(qū)低成本航空發(fā)展的推動(dòng)，亞太地區(qū)單通道飛機(jī)需求量將占37%。

　　歐洲航空巨頭空中客車公司發(fā)布全球航空市場(chǎng)預(yù)測(cè)往往是一種潮向，具有一定的權(quán)威性。當(dāng)今產(chǎn)業(yè)都是互動(dòng)型的，“你中有我，我中有你?！北热缳F州的“老干媽”辣椒在快速發(fā)展走向世界的同時(shí)，也帶動(dòng)了金屬瓶蓋玻璃制造業(yè)、玻璃瓶企業(yè)、農(nóng)產(chǎn)品辣椒花生等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的互動(dòng)發(fā)展。

　　舉一反三，從航空“三大趨勢(shì)”中似乎已經(jīng)拓展了輕型合金應(yīng)用巨大的想象空間，因?yàn)?，自飛機(jī)誕生以來(lái)，航空領(lǐng)域從來(lái)就是先進(jìn)材料技術(shù)展現(xiàn)風(fēng)采、爭(zhēng)奇斗艷的大舞臺(tái)。最典型的是鋁合金在飛機(jī)上的廣泛使用，現(xiàn)在鋁合金依然是民用航空器的主要材料。隨著工業(yè)技術(shù)的快速進(jìn)步，鈦合金、復(fù)合材料越來(lái)越多地應(yīng)用在航空飛行器上，從軍用飛機(jī)到民用飛機(jī)，從小型直升機(jī)到大型固定翼飛機(jī)，從小零件到主結(jié)構(gòu)部件都有了鈦合金、復(fù)合材料的一席之地。鈦合金、復(fù)合材料逐步成為先進(jìn)飛機(jī)的代名詞。

　　鋁合金、鈦合金、鎂合金都屬于輕型合金，尤其是鋁合金、鈦合金已經(jīng)成為飛機(jī)輕量化的關(guān)鍵性合金材料。過(guò)去，人們常把飛機(jī)比做銀燕，筆者以為那鋁合金、鈦合金就應(yīng)該被稱為是會(huì)飛的金屬，這就是“三大趨勢(shì)”為輕型合金以及復(fù)合材料拓展的市場(chǎng)、材料、技術(shù)想象空間。

　　市場(chǎng)發(fā)展空間一:未來(lái)20年需新增客貨飛機(jī)19000架，這大大拓展了鋁合金、鈦合金、鎂合金等輕型合金及復(fù)合材料巨大的市場(chǎng)空間。鋁合金的比強(qiáng)度和比剛度與鋼相似，但其密度較低，同樣強(qiáng)度水平下可提供截面更厚的材料，受壓時(shí)的抗屈曲能力更佳，因此鋁合金成了經(jīng)典的飛機(jī)結(jié)構(gòu)材料。鈦合金具有比強(qiáng)度高、耐腐蝕性好和耐高溫等一系列優(yōu)點(diǎn)，能夠進(jìn)行各種方式的零件成形、焊接和機(jī)械加工，在先進(jìn)飛機(jī)及發(fā)動(dòng)機(jī)上獲得了廣泛應(yīng)用。當(dāng)今，鈦合金用量占飛機(jī)結(jié)構(gòu)重量的百分比已成為衡量飛機(jī)用材先進(jìn)程度的重要標(biāo)志之一?？梢耘袛辔磥?lái)20年，輕型合金中的鋁合金、鈦合金在航空領(lǐng)域用量將會(huì)一路增長(zhǎng)，為高端的鋁、鈦合金加工企業(yè)打開(kāi)極為廣闊的市場(chǎng)空間。近日，西南鋁提供給法國(guó)賽峰公司的某型號(hào)預(yù)拉伸板被加工成飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)外殼并應(yīng)用于空中客車公司A380機(jī)型上，這是西南鋁鋁材首次用于空客機(jī)型，也為鋁加工企業(yè)高端產(chǎn)品進(jìn)入航空市場(chǎng)拓展新的空間。

　　材料替代空間二:記者采寫(xiě)《搶占航空制造業(yè)的制高點(diǎn)》時(shí)采訪了中國(guó)科學(xué)院院士曹春曉，曹老說(shuō)的一句話至今印在我的腦海里，他說(shuō)“一代材料，一代飛機(jī)”是航空工業(yè)發(fā)展的生動(dòng)寫(xiě)照。從1903年萊特兄弟駕駛的第一架飛機(jī)是用木頭和布做成的到金屬材料成為機(jī)體航空材料的主流。從鋁合金為主到鈦合金已成為飛機(jī)的主要材料，每一次材料的交替與更新都是飛機(jī)發(fā)展的一次革命。我國(guó)大飛機(jī)專項(xiàng)的關(guān)鍵技術(shù)包括發(fā)動(dòng)機(jī)、材料和電子設(shè)備等三項(xiàng)，其實(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)和電子設(shè)備的發(fā)展基礎(chǔ)依然是材料，即高溫合金材料和電子、微電子材料等，凸顯航空材料在飛機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展中的關(guān)鍵作用。如今，復(fù)合材料在飛機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)材料家族中成為一位新成員，這就是碳纖維。碳纖維比鋁還要輕，比鋼還要硬，其比重是鐵的四分之一，比強(qiáng)度是鐵的十倍，化學(xué)組成非常穩(wěn)定，具有高抗腐蝕性，適用于航空和航天飛行器。由此可見(jiàn)，“三大趨勢(shì)”拓展輕量合金等新材料交相輝映助力“銀燕”飛躍。

　　技術(shù)研發(fā)空間三:應(yīng)該說(shuō)，支撐“一代材料，一代飛機(jī)”的背后都是技術(shù)提升的“日新月異”。 增材制造鈦合金零部件開(kāi)始在空客A350XWB寬體飛機(jī)中應(yīng)用，這就是技術(shù)的飛躍，3D打印在飛機(jī)上的應(yīng)用是一場(chǎng)技術(shù)的革命。如今，飛機(jī)材料的發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入第五階段，在鋁合金依然保持主流的情況下，鈦合金和復(fù)合材料的用量將不斷增多。比如，空客A380的復(fù)合材料用量22%，鈦合金用量10%；波音787復(fù)合材料用量50%，鈦合金用量15%；空客A350的復(fù)合材料用量52%，鈦合金用量9%......一個(gè)個(gè)枯燥的數(shù)據(jù)背后，演繹的卻是材料科學(xué)技術(shù)的跨越式發(fā)展和創(chuàng)新與進(jìn)步。

　　隨著我國(guó)首架國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)C919正式開(kāi)始機(jī)體對(duì)接工作，標(biāo)志著C919大型客機(jī)項(xiàng)目研制邁出具有里程碑意義的重要一步。根據(jù)計(jì)劃，C919大型客機(jī)將在今年年底實(shí)現(xiàn)全機(jī)對(duì)接，并力爭(zhēng)在2015年年底首飛。在國(guó)家提出“探索一代、預(yù)研一代、研制一代、生產(chǎn)一代”的劃代發(fā)展思想下，可以相信，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展，我國(guó)航空材料科學(xué)技術(shù)一定會(huì)迎來(lái)一個(gè)蓬勃發(fā)展的春天。

　　航空“三大趨勢(shì)”拓展輕型合金想象空間，鈦、鋁、鎂等高強(qiáng)度輕型合金材料將成為中國(guó)十二五期間的一個(gè)重點(diǎn)。據(jù)悉，2015年我國(guó)關(guān)鍵新合金品種開(kāi)發(fā)將取得突破性進(jìn)展，形成高端鈦合金2萬(wàn)噸、高端鎂合金及型材和板材15萬(wàn)噸、高端鋁合金材30萬(wàn)噸?；蛟S，我國(guó)鈦、鎂、鋁輕型合金的研制與未來(lái)航空“三大趨勢(shì)”不謀而合，這將給力中國(guó)航空工業(yè)邁上嶄新的臺(tái)階。

來(lái)源： 中國(guó)有色金屬報(bào)

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