隨著我國(guó)材料工業(yè)正在由大變強(qiáng)，也隨著我國(guó)民機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)入快車道，航空材料的市場(chǎng)需求規(guī)模巨大，航空材料國(guó)產(chǎn)化也將是大勢(shì)所趨。這是記者從11月18日至19日在上海召開(kāi)的2020（第六屆）航空材料與制造工藝上海國(guó)際論壇上獲得的消息。

　　本屆論壇由上海市閔行區(qū)科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)、上海市航空學(xué)會(huì)、民用飛機(jī)材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展聯(lián)盟、中國(guó)商飛上海飛機(jī)制造有限公司、寶武特種冶金有限公司聯(lián)合主辦；中國(guó)航空學(xué)會(huì)、中國(guó)商用飛機(jī)有限責(zé)任公司支持；中國(guó)商飛上海飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院、中國(guó)航發(fā)商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)有限責(zé)任公司、中國(guó)高溫合金產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟協(xié)辦；上海廣堯商務(wù)咨詢有限公司承辦。

　　航空材料是航空工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，涉及大量的全球進(jìn)出口貿(mào)易，由于全球的航空零部件廠商對(duì)材料的高需求，亞太、歐洲和北美地區(qū)航空航天材料市場(chǎng)持續(xù)走高，中國(guó)航空材料市場(chǎng)巨大，全球航空航天材料市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)到2022年將達(dá)到258億美元，2017年至2022年的年復(fù)合增長(zhǎng)率為6.9%。據(jù)預(yù)測(cè)，到2023年中國(guó)航空僅復(fù)合材料市場(chǎng)規(guī)模就將達(dá)到282.7億元人民幣。

　　材料是實(shí)現(xiàn)先進(jìn)飛機(jī)高性能、輕量化、高可靠、長(zhǎng)壽命、低成本等的重要技術(shù)保障，而且飛機(jī)具有用途多、使用環(huán)境多樣、服役環(huán)境苛刻等特點(diǎn)，這些都對(duì)先進(jìn)飛機(jī)使用的材料與制造技術(shù)提出很高要求?；陲w機(jī)材料的重要性，世界航空強(qiáng)國(guó)對(duì)飛機(jī)材料的發(fā)展都予以高度重視。航空技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，對(duì)航空材料的更新起著積極的推動(dòng)作用。與此同時(shí)，新材料的出現(xiàn)，制造工藝與理化測(cè)試技術(shù)的進(jìn)步，又為航空產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制造提供了重要的物質(zhì)與技術(shù)基礎(chǔ)，從而不斷推動(dòng)航空產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

　　當(dāng)前，我國(guó)產(chǎn)“新舟”系列已交付百架，ARJ21支線客機(jī)交付39架，大型干線客機(jī)C919正在6機(jī)4地密集試飛中，國(guó)內(nèi)外訂單達(dá)815架，我國(guó)民機(jī)產(chǎn)業(yè)已步入發(fā)展快車道。復(fù)合材料在航空航天領(lǐng)域的使用已經(jīng)非常廣泛，在國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)C919以及中俄寬體項(xiàng)目CR929上，也將使用大量的復(fù)合材料。

　　據(jù)中國(guó)商飛復(fù)合材料中心典型結(jié)構(gòu)部主任、研發(fā)工程師陳萍透露，國(guó)內(nèi)外所研發(fā)的先進(jìn)金屬材料在國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)C919上都有所應(yīng)用，其中復(fù)合材料在C919上主要用于后機(jī)身段，復(fù)合材料用量約為12%；不過(guò)未來(lái)CR929除了機(jī)頭以外，整個(gè)機(jī)身和機(jī)翼尾翼都計(jì)劃采用復(fù)合材料，復(fù)合材料用量的目標(biāo)是在50%以上。

　　她認(rèn)為，復(fù)材在大型客機(jī)的使用上，是從尾翼等次承力結(jié)構(gòu)向機(jī)身、機(jī)翼主承力結(jié)構(gòu)不斷擴(kuò)展。“當(dāng)前，國(guó)內(nèi)大型客機(jī)復(fù)合材料在國(guó)內(nèi)的運(yùn)用技術(shù)成熟度和生產(chǎn)效率還有待提高，全自動(dòng)專業(yè)化生產(chǎn)線有待實(shí)現(xiàn)，液體成型技術(shù)有待進(jìn)入生產(chǎn)線正式展開(kāi)應(yīng)用。未來(lái)，高性能、高效率、低成本將會(huì)是未來(lái)原材料領(lǐng)域主要發(fā)展方向。”

　　100多年來(lái)，人們對(duì)飛機(jī)的要求是越來(lái)越高：旅客要求更安全更舒適、制造商要求成本更低更耐用、航空公司要求運(yùn)營(yíng)更經(jīng)濟(jì)……其實(shí)這些需求與航空材料和制造工藝的創(chuàng)新升級(jí)密不可分。

　　其實(shí)要實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，對(duì)于民機(jī)設(shè)計(jì)者來(lái)講，就是要做到以下兩條：減重和長(zhǎng)壽命設(shè)計(jì)；對(duì)于材料而言，就是兩點(diǎn)需求：輕質(zhì)、高的耐損傷容限性能。用通俗的話來(lái)講，就是飛機(jī)要足夠輕，又要足夠耐用。

　　中國(guó)商飛上海飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院型號(hào)副主任設(shè)計(jì)師、研究員李紅萍表示，針對(duì)這兩個(gè)設(shè)計(jì)目標(biāo)，簡(jiǎn)練對(duì)應(yīng)到材料上的需求就是飛機(jī)要減重一定要用輕質(zhì)的材料；高的損傷容限性能具體到材料，就是要求斷裂性能一定要好，損傷容限性能要好。盡管如今新型飛機(jī)上復(fù)合材料比例越來(lái)越大，金屬材料依然是主體，C919鋁合金還占62%左右，ARJ占72%左右。但是新一代的先進(jìn)鋁鋰合金也要做到輕質(zhì)，機(jī)身上還有大量的高強(qiáng)高韌敏感性這一系列的合金應(yīng)用。事實(shí)上，對(duì)于航空材料的要求是越來(lái)越高。

　　她結(jié)合商飛的使用現(xiàn)狀以及國(guó)外供應(yīng)商的研發(fā)方向，預(yù)估未來(lái)5-10年金屬材料主要研發(fā)方向有：適用于機(jī)身壁板、梁、機(jī)身框等部位應(yīng)用的鋁鋰合金厚板；適用于機(jī)身蒙皮用的鋁鋰合金薄板；適用于蒙皮壁板長(zhǎng)桁用鋁鋰合金型材；高（中）強(qiáng)高韌耐損傷容限性能的先進(jìn)鋁合金；高耐損傷容限性能、超高強(qiáng)度的不銹鋼等。

　　航空材料的國(guó)產(chǎn)化是大勢(shì)所趨。中國(guó)寶武作為全球鋼鐵技術(shù)引領(lǐng)者，一直致力于新材料的研發(fā)及應(yīng)用。據(jù)寶武特種冶金有限公司副總工程師馬天軍介紹，寶武特冶產(chǎn)品包括鈦合金、高溫合金還有超高強(qiáng)度鋼等與航空材料關(guān)聯(lián)度非常大。該企業(yè)在1966年就通過(guò)了高溫合金雙真空冶煉，這些年為國(guó)家重大裝備材料方面實(shí)現(xiàn)很多重大突破。這幾年，新型變形高溫合金開(kāi)發(fā)步伐不斷加快，整體和世界上基本上同步。還與研究機(jī)構(gòu)合作開(kāi)發(fā)了一系列耐高溫的難變形的高溫合金材料，部分產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了工程應(yīng)用，為航空發(fā)動(dòng)機(jī)更高要求提供更多可選材料。但是他也希望未來(lái)能在特種冶金等方面付出更多研究，不要讓冶金技術(shù)質(zhì)量等拖航空工業(yè)的后腿。

　　中國(guó)航發(fā)北京航空材料研究院副總工程師張學(xué)軍表示，在航空領(lǐng)域，對(duì)于飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，材料要求輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐高溫，結(jié)構(gòu)要低缺陷、高穩(wěn)定性，這是航空材料增材制造的特點(diǎn)，也是未來(lái)要應(yīng)用，必須要解決的問(wèn)題。

　　增材制造（Additive Manufacturing，AM）俗稱3D打印，融合了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、材料加工與成型技術(shù)、以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，通過(guò)軟件與數(shù)控系統(tǒng)將專用的金屬材料、非金屬材料以及醫(yī)用生物材料，按照擠壓、燒結(jié)、熔融、光固化、噴射等方式逐層堆積，制造出實(shí)體物品的制造技術(shù)。相對(duì)于傳統(tǒng)的、對(duì)原材料去除－切削、組裝的加工模式不同，是一種“自下而上”通過(guò)材料累加的制造方法，從無(wú)到有。這使得過(guò)去受到傳統(tǒng)制造方式的約束，而無(wú)法實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)件制造變?yōu)榭赡堋?/div>