【铜川】在追赶超越聚焦铜川航空铝材及汽车用铝高峰论坛上的发言

在追赶超越聚焦铜川航空铝材及汽车用铝高峰论坛上的发言

（2017年6月4日）

中国科学院金属研究所博士生导师、研究员张士宏

大家对铝都比较熟悉，铝是金属材料中第二位，仅次于钢铁的材料，由于近年来铝合金的成本不断降低，产量不断增大，在许多领域都替代了钢铁。另外，铝材的型号和种类非常多，不同的行业都有不同的需求，这是铝合金发展的主要动力。铝合金有许多优点，比如比重小、导热、导电等，可以代替同等材料，另外有耐腐蚀的优良特点，优良的塑性对材料加工也非常有利。航天领域每一种型号都有不同的性能。铝的产业链主要是从铝土矿、氧化铝、到电解铝，那么我们就可以和其他元素合成铝合金。铝合金可以进行各种制造，如挤压、锻造、铸造等，做成产品较多。最终的消费产品是下游的轨道交通、航空、航天建筑、电力电子，这些是将来发展的重点。因为我们生产的很多管线型材已经有了，但能不能满足消费市场的需求是关键。

铝合金在以下几个领域发挥着重要作用。首先是航空领域，大家知道，最近几年，国家大力发展大飞机产业，大飞机产业包括战斗机和大型运输机，运输机包括军机、民机。我国已经建立基本的航空铝生产能力，对于军机还是不够，但是对民机还是可以，如C919就与铝企业有合作。随着航空的发展，我们将不断跟进，提高铝合金行业的国际地位。

铝合金在航空方面的要求主要有高比强度、高比刚度、高断裂韧性、低裂纹扩展速率、抗疲劳、耐腐蚀、低成本。常用的主要是2000系和7000系，铝合金作为飞机主要的结构材料，7000系这些年发展的比较快，航空对铝合金的要求是最高的，要有高安全性和高可靠性，对提高可靠性是要做很多工作的。例如对飞机蒙皮的生产线，这是从俄罗斯引进的传统落锤工艺，就是通过简单的设备和工艺，把坯料用模具反复落压成型，通过人工多次加工，就是钣金工干的工作，如上海大飞机生产中就有环节是通过手工把蒙皮的边做的非常好。但我们不希望完全靠技工来完成任务，要通过技术的提升，更多的实现自动化的生产代替人工。我们团队对行业的发展做了些工作，把液压成型技术用于蒙皮生产。落锤工艺人工消耗大，设备要求不高，效率太低。液压成型技术，例如管材放入模具，在液压作用下，经过模具挤压，管料发生变形，好处是可以成型复杂的零件，效率相当高，材料流动提高，替代飞机钣金的落后成型技术。我们还在研究脉动液压技术，也在研究壁板辅助锻弯技术代替化铁工艺，这些是我们研发的飞机铝合金部件。再有就是铝基复合材料，目前在航空航天上用的较多，技术比较成熟。大家知道最近国家发射的长征五号、长征七号，都是标志性的事件，以前发射的长征一号到四号，最大直径2.8米，用的壁板原料箱等物件，对材料的要求没有那么高，未来发展的重型火箭直径达10米以上，铝合金占比要达到70%以上，我们正在研究的辅助输管整体壁板，也在为火箭、卫星研究新型的壁板。

汽车用铝就比较多了，如底盘、发动机等。实际汽车系统早在30年前，国际上就在做相应的攻关，但发展缓慢，近年来发展较快主要是成本降低了，经济是第一位的。技术上有了一些发展，如在沃尔沃上，汽车用铝合金支架，以弯曲降低厚度，我们与河南大学的合作已取得成果。在汽车上用的多的就是多种挤压件，将被锻件取代，汽车方面有价格的要求，国外这方面已经成熟了，但我国也很重视，许多车企在大胆的用铝。汽车方面有以下要求和趋势。一是铝合金材料焊接性能更好，适应性更强，优化了成型性、耐蚀性、抗凹陷性；二是构件成型技术快速发展，出现了热冲压—模内淬火一体化工艺；三是汽车用铝范围扩大，铝制缸体、缸盖、底盘、构件大量使用，小车用铝达到15%，国外还没有这么多。

在汽车传动及底盘等方面，铸造铝合金技术发展较快，快速凝固铝合金、半固成型技术等被运用，新能源汽车快速发展将会推动铝合金进一步应用。轨道交通近年来发展非常快，有独立自主的高铁，高铁的底盘都用铝合金，用量达70%以上，要求轻量化、低能耗。高铁目前有两个任务：一是产量国产化，二是以铝代铜。最近有几个企业在开发产品，以铝替代钢构件，高铁也在试用，对铜川来讲这是一个机会。

要满足交通和航空航天装备对铝合金的需求，铝合金在材料和工艺方面要提升：一是超高强、耐热、低成本铝合金研发；二是高品质铝合金锻件研发及规模化应用；三是发展铝基复合材料；四是复杂精密、整体大型的先进成型制造技术。

铜川在材料、成本方面有优势，地缘上位于陕西航空产业半径内，今后要在铝合金的材料和高端加工技术方面引进有实力的加工企业，或在铜川建航产区，吸引全国优秀人才长期开展相关的研究合作，对发展铝合金产业是有利的。

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