航空铝合金的发展回顾与展望

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1、万方数据·76·材料导报2005年2月第19卷第2期航空铝合金的发展回顾与展望“杨守杰戴圣龙(北京航空材料研究院2室，北京100095)摘要铝合金是飞机机体的主要结构用材，其发展应用与飞机的发展息息相关。回顾了国内外航空铝合金的发展历史，对比分析了国内外航空铝合金的研制和应用差距。结合国外最新铝合金和飞机的发展，分析了铝合金的应用情况并提出了航空铝合金下一步的发展方向，指出铝合金仍将作为飞机的主结构材料而广泛使用。关键词铝合金航空应用AGlimpseattheDeVeIopmentandApplicat

2、ionofAluminumAlloysinAViationIndustryYANGShoujieDAIShen910ng(Beijing1nstituteofAeronauticalMaterials，Beijing1o0095)Abstr’actA1uminumalloyisoneofthemostimportantmaterialsinaviationindustry．Itsdevelopmenthis—toryiscloselyconnectedwiththatofaircrafts．Theapp

3、licationanddevelopmentofadvancedaluminumalloysinair—craftindustryarebrieflydescribedinthispaper．ThegapofaluminumalloyapphcationinaviationindustrybetweenChinaandotheredvancedcountriesisanalyzed．Basedontheanalysisoftheapplicationofadvancedaluminumalloystot

4、heaircraftsuptotheminute，thetrendofaeronauticalaluminumalloysisputforwardandthatthealuminuma1一loyswillcontinuouslybeusedasthemainaeronauticalmaterialispointedout．Keywordsaluminumalloys，aviation，application0前言铝合金具有密度小、比强度高、耐蚀性和成型性好、成本低等一系列优点，在航空、航天、船舶、核工业

5、及兵器工业都有着广泛的应用前景及不可替代的地位，因而铝合金技术被列为国防科技关键技术及重点发展的基础技术[1’2]。在航空方面，铝合金是飞机机体结构的主要用材。我国自行设计研制的第二代战斗机机体结构用材铝合金占80％以上，在研的第三代战斗机机体结构用材仍在60％～70％。为了理清航空铝合金的发展脉络，本文将较系统地阐述国内外航空铝合金的发展及应用，并分析国内外航空铝合金的差距、形成原因、铝合金的发展趋势和在新一代飞机上的应用与发展。1国外航空铝合金的应用与发展铝合金的发展与航空事业的发展是密不可分的。2

6、0世纪初在莱特兄弟制造的飞机上就采用了A1一cu—Mn铸造的飞机发动机的曲柄箱体。1906年A．Wilm在A1一Cu—Mg系合金中发现时效硬化现象，使铝合金作为飞机主体结构材料成为可能，此后，铝合金作为飞机机体的主要结构材料登上历史舞台[1~7]。航空铝合金的发展既受飞机性能改进的需求牵引，也受材料自身技术发展的推动。本文按飞机对结构材料的需求牵引，将航空铝合金的发展大致划分为5个阶段。(1)静强度需求阶段(1906年至50年代末)。在航空工业初期，飞机设计对机体材料的要求只是简单的高的静强度，目的在于

7、减小结构重量，提高载重量和航程。在此期间，研制和开发了2014、2017合金，随后又研制了2024一T3合金，至30年代，2024合金在飞机上得到了广泛的应用。二战期间，为获得更高的机体材料强度，研制了高强Al—Zn—Mg—Cu系合金7075一T6，随后又研制了更高强度的7178一T6合金。这些合金在60年代以前广泛应用于民用及军用飞机上。(2)抗腐蚀性能需求阶段(60年代)。由于飞机上开始使用厚大截面的结构，出现了机体结构的应力腐蚀问题，对机体材料的需求除满足静强度外，还需满足抗腐蚀性能。2024一T

8、3、7075一T6合金在短横向都有应力腐蚀开裂倾向。7×××系铝合金的应力腐蚀问题由于7075一T73的研制成功而得到解决，但同时牺牲了约15％的静强度，随后又研制了在牺牲较小强度的条件下可一定程度满足抗腐蚀性能要求的T76状态。60年代，7075一T73、7075一T76合金在飞机上获得广泛应用。(3)综合性能需求阶段(60年代末至70年代末)。受飞机失效一安全设计的影响，对材料提出了高断裂韧度的要求，在这种需求牵引下，美国首先研制了74