鋁合金具有比重輕、比強(qiáng)度高、成本低、易加工、耐腐蝕等特點(diǎn)，長(zhǎng)期以來(lái)一直是全球航空航天領(lǐng)域不可缺少的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)材料。在當(dāng)代航空制造業(yè)中，鋁合金一直是航空器機(jī)體結(jié)構(gòu)中最重要的選材之一，其用量約占機(jī)體結(jié)構(gòu)重量的40%~70%，廣泛應(yīng)用于飛機(jī)主承力框、梁、壁板、蒙皮等部位。經(jīng)過(guò)近百年的發(fā)展，航空鋁合金已經(jīng)成為了代次特征鮮明、狀態(tài)規(guī)格齊全的航空航天用核心關(guān)鍵配套材料，是航空主干材料的重要組成部分。航空鋁合金主要包括高強(qiáng)/超高強(qiáng)高韌型Al-Zn-Mg-Cu系（7xxx系）、中高強(qiáng)耐損傷型Al-Cu系（2xxx系）、中強(qiáng)可焊型Al-Mg-Si系（6xxx系）、以及高比強(qiáng)高比模輕質(zhì)型Al-Li合金和少量其他體系鋁合金，主要包括預(yù)拉伸厚板、薄板、鍛件、擠壓材、鑄件等。近年來(lái)，樹脂基復(fù)合材料由于其在比強(qiáng)度、比模量、耐腐蝕等方面的性能優(yōu)勢(shì)，在更為關(guān)注燃油經(jīng)濟(jì)性的先進(jìn)民航客機(jī)中的用量大幅提升，如波音B787、空客A350等客機(jī)中復(fù)合材料的用量均超過(guò)50%，但仍存在裝機(jī)成本高、可回收性差、無(wú)損檢測(cè)困難等局限。因此在當(dāng)前和未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間，鋁合金仍然是世界航空制造業(yè)的核心結(jié)構(gòu)材料。

航空鋁合金是我國(guó)國(guó)防科技工業(yè)發(fā)展、現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)體系建設(shè)、深入實(shí)施制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略的重要保障。從國(guó)家重大戰(zhàn)略需求看，所謂“一代裝備、一代材料”，航空鋁合金是保障國(guó)產(chǎn)大型飛機(jī)、先進(jìn)戰(zhàn)機(jī)、航天飛行器等重大型號(hào)自主可控的物質(zhì)基礎(chǔ)；從鋁加工行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展需求看，航空鋁合金作為一種高技術(shù)含量、高附加值的產(chǎn)品，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家一直將其看作是反映一個(gè)國(guó)家鋁加工業(yè)綜合實(shí)力和科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的重要標(biāo)志，是帶動(dòng)鋁加工行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的核心引擎。自“十五”以來(lái)，特別是在大型飛機(jī)重大科技專項(xiàng)的帶動(dòng)下，我國(guó)航空鋁合金產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，多項(xiàng)合金關(guān)鍵技術(shù)取得突破，第三代/第四代多種高強(qiáng)高韌鋁合金材料實(shí)現(xiàn)自主保障，總體達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平，有力保障了先進(jìn)戰(zhàn)機(jī)、大型飛機(jī)等的研制生產(chǎn)。本文通過(guò)梳理航空鋁合金產(chǎn)業(yè)國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀、我國(guó)新形勢(shì)下對(duì)航空鋁合金產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需求，分析我國(guó)存在的差距和不足，總結(jié)凝練中長(zhǎng)期發(fā)展目標(biāo)，并提出發(fā)展對(duì)策與建議，助力我國(guó)航空鋁合金產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量、創(chuàng)新發(fā)展。

西方發(fā)達(dá)國(guó)家研究開發(fā)和生產(chǎn)制造航空鋁合金材料已有近百年歷史。國(guó)際上以?shī)W科寧克公司（Arconic）、肯聯(lián)鋁業(yè)（Constellium）、諾貝利斯（Novelis）鋁業(yè)公司、愛勵(lì)鋁業(yè)公司（Aleris）、凱撒鋁業(yè)公司（Kaiser）、奧地利金屬公司（AMAG）等為代表的美歐等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)的企業(yè)引領(lǐng)全球航空鋁合金領(lǐng)域創(chuàng)新發(fā)展，產(chǎn)品大量用于制造飛機(jī)的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件，如機(jī)翼蒙皮、機(jī)翼壁板、機(jī)翼翼梁和翼肋、機(jī)身蒙皮、機(jī)身承力框架和隔板、機(jī)艙地板梁等。

（一）航空鋁合金的成分設(shè)計(jì)

1. 高強(qiáng)高韌航空鋁合金

7xxx系和2xxx系高強(qiáng)韌鋁合金在所有航空鋁合金中用量最大、品種和規(guī)格最多，是最具代表性的航空鋁合金。歐美等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)在不同的歷史階段，通過(guò)調(diào)整主合金元素的含量和配比、微合金化元素的添加種類和數(shù)量等，至今已經(jīng)先后發(fā)展了四代商業(yè)化航空鋁合金，滿足了不同時(shí)期航空航天飛行器制造發(fā)展的需要。國(guó)際上新一代7xxx系/2xxx系航空鋁合金正處于研發(fā)攻關(guān)與小批量應(yīng)用階段。如在500~600 MPa強(qiáng)度級(jí)別的7xxx系鋁合金的基礎(chǔ)上，通過(guò)大幅度提高7xxx系鋁合金的Zn含量及優(yōu)化主合金元素配比，同時(shí)控制微量元素及雜質(zhì)元素含量，開發(fā)出強(qiáng)度級(jí)別達(dá)到600~650 MPa、具有優(yōu)異綜合性能的新一代超高強(qiáng)高韌鋁合金材料，如7056、7065、7255等；在傳統(tǒng)2xxx系鋁合金的基礎(chǔ)上，通過(guò)調(diào)整主合金元素配比、持續(xù)降低Fe、Si雜質(zhì)元素含量以及復(fù)合微合金化等，實(shí)現(xiàn)了在強(qiáng)度水平相當(dāng)?shù)那闆r下，斷裂韌性提高了20%左右，疲勞裂紋擴(kuò)展速率水平降低了15%，開發(fā)出了一系列中高強(qiáng)損傷容限2xxx系鋁合金材料，如2524、2624等。未來(lái)7xxx系/2xxx系航空鋁合金發(fā)展主要在強(qiáng)度級(jí)別提升的同時(shí)保持高綜合性能匹配為主線，聚焦超高合金化程度條件下的合金成分優(yōu)化設(shè)計(jì)原理，重點(diǎn)突破7xxx系超高強(qiáng)鋁合金、高強(qiáng)耐損傷容限2xxx系鋁合金、中高強(qiáng)耐熱2xxx系鋁合金等。

2. 高比強(qiáng)/高比模航空鋁合金

鋁鋰合金是近年來(lái)航空材料中發(fā)展最為迅猛的先進(jìn)輕量化結(jié)構(gòu)材料，具有密度低、彈性模量高、比強(qiáng)度和比剛度高、疲勞性能好、耐腐蝕、易焊接的特點(diǎn)，機(jī)械性能等同或者優(yōu)于常用航空鋁合金。國(guó)際上鋁鋰合金的研發(fā)已有70多年的歷史，已開發(fā)出第三代產(chǎn)品。受材料自身性能的影響，前兩代鋁鋰合金產(chǎn)品中，除前蘇聯(lián)的第二代鋁鋰合金1420外，大部分未獲得規(guī)模應(yīng)用。近十年來(lái)開發(fā)的2097，2197、2297、2397、2099、2199、2195、2196、2098、2198和2050等第三代鋁鋰合金具有密度低、耐損傷、各向異性小、耐腐蝕、加工成形性好等特點(diǎn)，其中2197合金應(yīng)用于F-16戰(zhàn)機(jī)的后機(jī)身艙壁和其他部件，2099-T8511和2196-T8511合金應(yīng)用于空客A380客機(jī)的地板梁、座椅導(dǎo)軌、輔助導(dǎo)軌、座艙、緊急艙地板等部位。從2010年發(fā)展至今，以2050、2055、2060等為代表的第四代鋁鋰合金正在向著更高強(qiáng)度、高淬透性、優(yōu)良的耐損傷以及焊接性能不斷發(fā)展，如Arconic開發(fā)的2060鋁合金已應(yīng)用于我國(guó)C919大型客機(jī)機(jī)身蒙皮。

3. 含鈧高性能航空鋁合金

微量鈧元素的添加對(duì)高強(qiáng)高韌鋁合金晶粒細(xì)化、抑制再結(jié)晶、提升焊接性能等方面具有顯著作用，自20世紀(jì)60年代起，美國(guó)、俄羅斯等率先將鈧應(yīng)用于商業(yè)化鋁合金中，發(fā)展至今已形成Al-Mg-Sc、Al-Zn-Mg-Sc、Al-Li-Sc等體系合金。含鈧高性能鋁合金目前在航天領(lǐng)域應(yīng)用相對(duì)更多，如俄羅斯“火星一號(hào)”儀表盤、導(dǎo)彈導(dǎo)向尾翼、X-33型運(yùn)載火箭上液氧儲(chǔ)箱、燃料儲(chǔ)箱、航天飛行器密封艙主結(jié)構(gòu)等，在航空領(lǐng)域只有俄羅斯將其應(yīng)用于米格?20、米格?29、圖?204客機(jī)和雅克?36直升機(jī)等機(jī)型的承載結(jié)構(gòu)件以及安東洛夫運(yùn)輸機(jī)機(jī)身縱梁等，在民用航空領(lǐng)域尚未規(guī)模化應(yīng)用。制約其批量應(yīng)用的主要原因?yàn)殁偟奶砑訉?dǎo)致的合金成本大幅提升，如在鋁合金中添加0.2 wt%的鈧將導(dǎo)致其原材料成本提高4~5倍。隨著鈧提取技術(shù)不斷成熟，其價(jià)格呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，國(guó)際上對(duì)于含鈧高性能航空鋁合金的重視程度重新提升。俄羅斯聯(lián)合鋁業(yè)公司于2021年推出了一種商標(biāo)為“ScAlution”的含鈧系列鋁合金；空客公司研發(fā)了牌號(hào)為Scalmalloy的新一代Al-Mg-Sc高強(qiáng)3D打印用鋁合金粉末，新合金的抗拉強(qiáng)度與屈服強(qiáng)度比AlSi₁₀Mg合金高約70%。

此外，航空用6xxx系鋁合金先后發(fā)展了6061、6063、6013、6056等合金，用于飛機(jī)保護(hù)板、蒙皮、法蘭盤等零部件。

（二）航空鋁合金制備加工方法

高強(qiáng)高韌鋁合金材料的制備加工總體流程發(fā)展至今并未發(fā)生本質(zhì)改變，美國(guó)、歐洲、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)在傳統(tǒng)的“連續(xù)化、大規(guī)模和大規(guī)格工業(yè)化制造”的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)圍繞高合金化大規(guī)格高品質(zhì)鑄錠成型、高組織均勻性大規(guī)格鋁合金材料熱變形、多相協(xié)同調(diào)控的精密熱處理、殘余應(yīng)力精確表征及控制技術(shù)等方面開展工藝改進(jìn)研究。部分合金的制備工藝向節(jié)能降耗、精簡(jiǎn)連續(xù)、高速高效發(fā)展，如美國(guó)鋁業(yè)公司開發(fā)的水平式高速鑄軋高效鋁合金薄板生產(chǎn)技術(shù)（Micromill），從鋁液到卷板的時(shí)間由20 d縮短到20 min，其已應(yīng)用于中強(qiáng)的汽車鋁合金板材。傳統(tǒng)的航空鋁合金制備工藝流程有力支撐了鑄造、鍛造等“等材制造”以及整體機(jī)加工等“減材制造”工藝的大型整體鋁合金結(jié)構(gòu)件制備，但隨著未來(lái)航空結(jié)構(gòu)件進(jìn)一步輕量化發(fā)展，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更側(cè)重結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)件尺寸、形狀趨于復(fù)雜，甚至向復(fù)雜、多層級(jí)組織結(jié)構(gòu)的“仿生”材料發(fā)展。增材制造技術(shù)在復(fù)雜、多層級(jí)組織結(jié)構(gòu)件制備中的應(yīng)用不斷拓展，超高強(qiáng)、大規(guī)格鋁合金零部件增材制造技術(shù)正逐步發(fā)展為支撐高端裝備結(jié)構(gòu)輕量化發(fā)展的重要技術(shù)路線。此外，“新材料 ? 新制造技術(shù) ? 工程化應(yīng)用技術(shù)同步一體化開發(fā)”的趨勢(shì)越來(lái)越明顯，航空鋁材研發(fā)至應(yīng)用的時(shí)間周期不斷縮短。

（三）航空鋁合金的研發(fā)范式

如同新材料的研發(fā)范式的發(fā)展，航空鋁合金的研發(fā)也經(jīng)歷了經(jīng)驗(yàn)試錯(cuò)、理論設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等不同研發(fā)階段。隨著航空鋁合金的合金化程度提升，其微觀組織結(jié)構(gòu)趨于復(fù)雜，多尺度耦合系統(tǒng)特征更為明顯，基于理論設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的方法均遇到了基礎(chǔ)研究、計(jì)算機(jī)算力等方面的局限。美國(guó)2011年啟動(dòng)的材料基因組計(jì)劃促進(jìn)了材料大數(shù)據(jù)的發(fā)展，推動(dòng)了人工智能技術(shù)在材料領(lǐng)域的全面應(yīng)用，數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的材料研發(fā)第四范式正在形成。數(shù)十年來(lái)全球各國(guó)在航空鋁合金領(lǐng)域積累了大量的研究數(shù)據(jù)，利用機(jī)器學(xué)習(xí)方法實(shí)現(xiàn)基于數(shù)據(jù)的新材料研發(fā)已經(jīng)成為材料研究的前沿方向和熱點(diǎn)領(lǐng)域。在航空鋁合金領(lǐng)域，已經(jīng)有研究者引用機(jī)器學(xué)習(xí)方法實(shí)現(xiàn)了800 MPa以上級(jí)別超高強(qiáng)鋁合金設(shè)計(jì)、不同時(shí)效狀態(tài)合金性能預(yù)測(cè)等。

我國(guó)航空鋁合金是伴隨著航空航天裝備發(fā)展，從仿制蘇聯(lián)、美國(guó)產(chǎn)品開始起步，歷經(jīng)引進(jìn)、消化、改進(jìn)和創(chuàng)新研制，逐步建立起自主體系。近年來(lái)，隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)實(shí)力的增強(qiáng)，國(guó)家科技計(jì)劃對(duì)自主創(chuàng)新支持力度不斷加大，已取得了眾多重要成果，使我國(guó)在國(guó)際上處于總體“并跑”、局部“跟跑”狀態(tài)，并由“跟蹤研仿”向“自主創(chuàng)新”轉(zhuǎn)型。當(dāng)前國(guó)際形勢(shì)日趨復(fù)雜，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革深入發(fā)展，同時(shí)我國(guó)已進(jìn)入新發(fā)展階段，向創(chuàng)新型國(guó)家轉(zhuǎn)型的需求空前急迫，航空鋁合金產(chǎn)業(yè)的發(fā)展機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存。

（一）我國(guó)航空鋁合金的發(fā)展基礎(chǔ)

經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，我國(guó)已形成了覆蓋“鋁土礦—氧化鋁—電解鋁—鋁加工—鋁應(yīng)用—再生鋁”產(chǎn)業(yè)鏈上下游的產(chǎn)業(yè)體系，鋁加工行業(yè)已經(jīng)形成一定規(guī)模，已成為全球最大的鋁材生產(chǎn)國(guó)。自“十五”以來(lái)，特別是在大型飛機(jī)重大科技專項(xiàng)的帶動(dòng)下，我國(guó)航空鋁合金產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，總體達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平，在航空、航天等裝備中獲得了大量應(yīng)用，同時(shí)也為高鐵、機(jī)械等工業(yè)部門提供了所需的關(guān)鍵材料，部分產(chǎn)品出口國(guó)外，已逐步發(fā)展為除美國(guó)、法國(guó)、德國(guó)、俄羅斯等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家之外的全球又一重要分支。

“十二五”以來(lái)，我國(guó)航空鋁加工產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出了規(guī)?；⒃O(shè)備現(xiàn)代化、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整、體制機(jī)制變革的趨勢(shì)，具體表現(xiàn)為：

① 新項(xiàng)目技術(shù)裝備水平高。隨著近年來(lái)航空鋁加工行業(yè)資本及資源的快速流入，熔鑄、熱處理、軋制、擠壓、鍛造、后處理、精加工裝備全面升級(jí)。新興的南山鋁業(yè)股份有限公司、天津忠旺鋁業(yè)有限公司、廣西南南鋁加工有限公司等企業(yè)擁有大量的進(jìn)口先進(jìn)設(shè)備，企業(yè)裝備水平世界一流；先進(jìn)連續(xù)化生產(chǎn)線和大型裝備的數(shù)量世界第一，建成了全世界噸位最大的800 MN超大型模鍛機(jī)組和120 MN厚板預(yù)拉伸機(jī)組等。

② 產(chǎn)業(yè)鏈一體化程度不斷提高。電解鋁生產(chǎn)企業(yè)開始向鋁加工方向延伸，鋁液直供短流程生產(chǎn)鋁擠壓圓錠、軋制板坯比例不斷加大，節(jié)能降本增效顯著。此外，鋁加工企業(yè)也逐步向產(chǎn)品深加工發(fā)展，探索提供產(chǎn)品粗加工、產(chǎn)品表面處理的業(yè)務(wù)新模式。

③ 產(chǎn)業(yè)集群化、規(guī)?；蛯I(yè)化特色明顯。大型的航空鋁加工企業(yè)正在不斷擴(kuò)大規(guī)模，引進(jìn)世界一流的生產(chǎn)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)老舊設(shè)備的現(xiàn)代化改造，向建成具有國(guó)際一流水平的現(xiàn)代化大型綜合性鋁加工企業(yè)發(fā)展，形成了一批規(guī)?；?、實(shí)力強(qiáng)、有影響力的鋁加工企業(yè)，在骨干企業(yè)帶動(dòng)和地方政府推動(dòng)下形成了一批特色產(chǎn)業(yè)集群和鋁加工基地。

④ 開發(fā)能力提升，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)逐步優(yōu)化，進(jìn)口替代進(jìn)程加快。航空鋁加工企業(yè)不斷開發(fā)高技術(shù)含量產(chǎn)品，現(xiàn)已打破了航空鋁材產(chǎn)品國(guó)外壟斷并逐步替代進(jìn)口，有力保障了我國(guó)航空工業(yè)特別是國(guó)防領(lǐng)域的自主發(fā)展。

（二）新形勢(shì)下航空鋁合金產(chǎn)業(yè)發(fā)展的機(jī)遇與挑戰(zhàn)

在當(dāng)前國(guó)際國(guó)內(nèi)宏觀形勢(shì)下，我國(guó)航空鋁合金材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存。從外部形勢(shì)看，國(guó)際環(huán)境日趨復(fù)雜，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革深入發(fā)展。“十三五”以來(lái)，中美貿(mào)易摩擦、全球新型冠狀病毒感染疫情、俄烏沖突等對(duì)我國(guó)鋁資源保障、高端鋁加工裝備進(jìn)口、先進(jìn)航空鋁材自主供應(yīng)帶來(lái)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。在鋁資源供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)方面，我國(guó)以全球3.1%的鋁土礦儲(chǔ)量支撐著全球22.1%的鋁土礦產(chǎn)量，對(duì)海外鋁土礦資源進(jìn)口依賴度極大。近年來(lái)，我國(guó)自幾內(nèi)亞、澳大利亞和印度尼西亞進(jìn)口的鋁土礦占總進(jìn)口量的90%以上，面臨著資源國(guó)政策變化、疫情影響國(guó)際物流運(yùn)輸?shù)葞?lái)的諸多風(fēng)險(xiǎn)。在先進(jìn)航空鋁合金材料自主保障風(fēng)險(xiǎn)方面，當(dāng)前國(guó)際形勢(shì)下，我國(guó)先進(jìn)制造業(yè)成為西方發(fā)達(dá)國(guó)家關(guān)注的焦點(diǎn)，高端鋁合金材料逐漸出現(xiàn)采購(gòu)周期長(zhǎng)、訂貨起點(diǎn)高、成本高昂等問(wèn)題，產(chǎn)業(yè)鏈安全存在一定風(fēng)險(xiǎn)。在高端鋁加工裝備進(jìn)口方面，由于我國(guó)先進(jìn)鋁合金材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與國(guó)際一流加工裝備引進(jìn)密不可分，如今成套進(jìn)口鋁鋰合金熔鑄機(jī)組進(jìn)口受限，裝備的底層控制、參數(shù)調(diào)整權(quán)限不開放，疫情影響下國(guó)外技術(shù)人員無(wú)法入境調(diào)試設(shè)備直接導(dǎo)致產(chǎn)線投產(chǎn)進(jìn)度滯后，先進(jìn)鋁加工裝備成為制約我國(guó)先進(jìn)鋁合金材料創(chuàng)新引領(lǐng)的潛在風(fēng)險(xiǎn)。從內(nèi)部環(huán)境看，我國(guó)已轉(zhuǎn)向高質(zhì)量發(fā)展階段，“十四五”時(shí)期經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展要求構(gòu)建以國(guó)內(nèi)大循環(huán)為主體、國(guó)內(nèi)國(guó)際雙循環(huán)相互促進(jìn)的新發(fā)展格局，“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)明確，我國(guó)先進(jìn)航空鋁合金材料的發(fā)展同時(shí)也處于重要的戰(zhàn)略機(jī)遇期。貿(mào)易摩擦、科技競(jìng)爭(zhēng)等因素都促使國(guó)內(nèi)下游用戶更加重視國(guó)內(nèi)先進(jìn)鋁合金材料供應(yīng)商，對(duì)大飛機(jī)用先進(jìn)鋁合金材料等國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力提升的牽引顯著加速。

面向國(guó)際復(fù)雜形勢(shì)以及我國(guó)建設(shè)高水平科技強(qiáng)國(guó)的需求，我國(guó)航空鋁合金產(chǎn)業(yè)仍存在自主創(chuàng)新能力難以支撐航空鋁合金材料創(chuàng)新引領(lǐng)，部分品種材料及裝備“卡脖子”問(wèn)題突出、產(chǎn)品國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力不足、測(cè)試和應(yīng)用數(shù)據(jù)積累及過(guò)程管控等基礎(chǔ)體系能力存在短板等問(wèn)題。

（一）產(chǎn)品國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力不足

國(guó)外擁有近百年的研發(fā)和生產(chǎn)歷史，已與航空配套企業(yè)和整機(jī)制造企業(yè)建立起完善、成熟的供需銜接體系。我國(guó)先進(jìn)鋁合金材料研制從20世紀(jì)70年代末才起步，特別是當(dāng)前型號(hào)裝備用量最大的第三代、第四代航空鋁合金，國(guó)內(nèi)立項(xiàng)研制不足10年，材料研發(fā)、生產(chǎn)及應(yīng)用數(shù)據(jù)積累較少，產(chǎn)品一致性和穩(wěn)定性較差，成品率低；此外，一條航空鋁合金預(yù)拉伸厚板生產(chǎn)線建設(shè)投資規(guī)模一般要達(dá)到數(shù)十億元，與國(guó)外企業(yè)早已度過(guò)固定資產(chǎn)折舊計(jì)提高峰時(shí)期相比，我國(guó)主要企業(yè)生產(chǎn)線均為近年來(lái)新建，設(shè)備折舊壓力較大，加之實(shí)際產(chǎn)量遠(yuǎn)未達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)產(chǎn)能規(guī)模，客觀上也造成了國(guó)產(chǎn)材料成本高、性價(jià)比缺乏競(jìng)爭(zhēng)力的不利局面。

（二）自主創(chuàng)新能力難以支撐新材料創(chuàng)新引領(lǐng)

我國(guó)鋁加工行業(yè)所取得的各項(xiàng)成果仍然主要是基于跟蹤研仿和局部革新的方式，很多企業(yè)仍處于20世紀(jì)90年代的生產(chǎn)水平，大量研究工作仍采用傳統(tǒng)的“跟隨法”和“試錯(cuò)法”進(jìn)行，工程化研究基礎(chǔ)相對(duì)薄弱，研究工作的廣度、深度和創(chuàng)新性不足。國(guó)家項(xiàng)目支持也致力于解決“有無(wú)”問(wèn)題，導(dǎo)致針對(duì)每個(gè)牌號(hào)合金的基礎(chǔ)理論和產(chǎn)業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)問(wèn)題研究的系統(tǒng)性、完整性和深入程度有待加強(qiáng)，對(duì)前瞻性和原始創(chuàng)新性研發(fā)投入明顯不足，未形成“技術(shù)引領(lǐng)、材料先行”的良性發(fā)展局面，所研發(fā)的新產(chǎn)品和新技術(shù)很難率先搶占技術(shù)、產(chǎn)品和市場(chǎng)的制高點(diǎn)。

（三）產(chǎn)業(yè)鏈部分環(huán)節(jié)存在“卡脖子”風(fēng)險(xiǎn)

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外形勢(shì)發(fā)生深刻復(fù)雜變化，各國(guó)圍繞關(guān)鍵領(lǐng)域核心技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，尤其是國(guó)際間貿(mào)易摩擦加劇，以“大飛機(jī)”為代表的先進(jìn)制造業(yè)成為西方發(fā)達(dá)國(guó)家關(guān)注的焦點(diǎn)。在鋁資源保障方面，鋁土礦資源高度依賴幾內(nèi)亞、澳大利亞和印度尼西亞等國(guó)，面臨著資源國(guó)政策變化、國(guó)際物流運(yùn)輸?shù)葞?lái)的諸多風(fēng)險(xiǎn)。在部分高端航空鋁合金品種方面，國(guó)內(nèi)部分緊固件用鋁合金絲材、鋁鋰合金等品種仍需依賴美國(guó)鋁業(yè)公司、肯聯(lián)鋁業(yè)、凱撒鋁業(yè)公司等國(guó)外供應(yīng)商。近5年來(lái)，我國(guó)進(jìn)口鋁材基本維持在4×10⁵ t左右，進(jìn)口國(guó)家為韓國(guó)、日本、美國(guó)、德國(guó)等，其中航空用高強(qiáng)高韌鋁合金是重要品種之一。高端高強(qiáng)高韌鋁合金進(jìn)口采購(gòu)周期長(zhǎng)、訂貨起點(diǎn)高、成本高昂等問(wèn)題一旦出現(xiàn)，將直接影響我國(guó)大飛機(jī)等重點(diǎn)型號(hào)研制及生產(chǎn)進(jìn)展。在生產(chǎn)與測(cè)試裝備方面，目前成套進(jìn)口鋁鋰合金熔鑄機(jī)組進(jìn)口受阻，裝備的底層控制、參數(shù)調(diào)整權(quán)限不開放，裝備調(diào)試及核心組件維護(hù)依賴國(guó)外技術(shù)人員，高端裝備已成為制約我國(guó)先進(jìn)有色金屬材料創(chuàng)新的潛在風(fēng)險(xiǎn)。

（四）尚未建立完善的過(guò)程管控體系

只有材料生產(chǎn)過(guò)程“可預(yù)測(cè)、可控制、可重復(fù)、可追溯”，保障材料的批次穩(wěn)定性和一致性，才能有效提高國(guó)產(chǎn)材料的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)對(duì)國(guó)產(chǎn)材料提出了嚴(yán)格的適航符合性驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)，需通過(guò)連續(xù)多批次的材料生產(chǎn)，驗(yàn)證批次內(nèi)和批次間材料基本性能穩(wěn)定性。長(zhǎng)期以來(lái)，受國(guó)內(nèi)工業(yè)基礎(chǔ)薄弱的影響，我國(guó)軍工材料研制基本上是沿用基于“結(jié)果導(dǎo)向”的材料研發(fā)和應(yīng)用模式，沒有樹立起基于“過(guò)程管控”的先進(jìn)管理理念，尚未建立起完善合理的研發(fā)和生產(chǎn)過(guò)程控制及質(zhì)量管理體系，此外，國(guó)內(nèi)多數(shù)企業(yè)兩化融合水平相對(duì)偏低，生產(chǎn)工藝和過(guò)程控制能力不強(qiáng)，與國(guó)外先進(jìn)鋁合金材料生產(chǎn)企業(yè)對(duì)標(biāo)還存在較大差距。

（五）材料測(cè)試和應(yīng)用評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)積累不足

我國(guó)針對(duì)先進(jìn)鋁合金的性能數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)尚處于起步階段，滿足應(yīng)用要求的研究和測(cè)試數(shù)據(jù)嚴(yán)重匱乏。特別是民機(jī)材料的應(yīng)用考核采用等同性評(píng)價(jià)體系，引入許用值作為材料是否達(dá)標(biāo)的主要評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，并以此作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的依據(jù)。依托主干材料體系建設(shè)工作，部分品種鋁材的設(shè)計(jì)許用值研究正在進(jìn)行中，但尚未覆蓋全面的航空鋁合金體系，仍需開展大量工作。由此造成高強(qiáng)高韌鋁合金的標(biāo)準(zhǔn)制定多參考美國(guó)宇航材料規(guī)范（AMS），沒有詳實(shí)、準(zhǔn)確的材料數(shù)據(jù)庫(kù)支撐。各型號(hào)單位沿襲各自選材習(xí)慣，大多數(shù)單位各自管控高強(qiáng)高韌鋁合金材料的標(biāo)準(zhǔn)選用、專用標(biāo)準(zhǔn)制定以及各級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的貫徹采標(biāo)活動(dòng)，“同一材料、不同型號(hào)、不同標(biāo)準(zhǔn)、不同管理”的現(xiàn)象大量存在，不僅造成標(biāo)準(zhǔn)重復(fù)建設(shè)和資源浪費(fèi)，還給高強(qiáng)高韌鋁合金材料的選用、生產(chǎn)、制造、驗(yàn)收、使用和全壽命周期管理帶來(lái)混亂和風(fēng)險(xiǎn)，不利于我國(guó)高強(qiáng)高韌鋁合金產(chǎn)業(yè)的體系化發(fā)展。

（一）發(fā)展目標(biāo)

通過(guò)全面實(shí)施航空鋁合金材料競(jìng)爭(zhēng)力提升工程，推動(dòng)現(xiàn)有產(chǎn)品制造技術(shù)提升和新產(chǎn)品開發(fā)，推進(jìn)統(tǒng)一建立材料性能指標(biāo)和應(yīng)用指標(biāo)評(píng)價(jià)體系，徹底解決國(guó)產(chǎn)航空鋁合金材料質(zhì)量一致性和穩(wěn)定性問(wèn)題，掌握產(chǎn)品定價(jià)權(quán)和市場(chǎng)主動(dòng)權(quán)，加速創(chuàng)制國(guó)際知名產(chǎn)品，全面提升國(guó)產(chǎn)航空鋁材的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，占領(lǐng)國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)，快速實(shí)現(xiàn)我國(guó)航空鋁材強(qiáng)國(guó)夢(mèng)。

到2025年，針對(duì)重點(diǎn)品種航空鋁材開展專項(xiàng)攻關(guān)，解決有無(wú)問(wèn)題，關(guān)鍵材料組織性能一致性和穩(wěn)定性達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，擺脫航空鋁材受制于人的風(fēng)險(xiǎn)。大宗材料性價(jià)比達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，自主研發(fā)的新一代材料實(shí)現(xiàn)典型應(yīng)用。

到2035年，形成“產(chǎn)學(xué)研用”相結(jié)合的成熟產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新體系，建立全面、完善的自主航空鋁合金材料體系；材料質(zhì)量水平全面提升，滿足國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)需求的同時(shí)，在國(guó)際市場(chǎng)上具備較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力；自主創(chuàng)新能力與國(guó)際先進(jìn)水平“并跑”，國(guó)內(nèi)航空鋁材產(chǎn)業(yè)達(dá)到國(guó)際一流水平。

（二）國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求及下游應(yīng)用發(fā)展

在國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)、先進(jìn)戰(zhàn)機(jī)等重點(diǎn)型號(hào)中，7075、7475、7050、7150、7055、7085等系列牌號(hào)、狀態(tài)、規(guī)格的厚板、型材、鍛件等產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用于飛機(jī)中的機(jī)身框梁、長(zhǎng)桁以及機(jī)翼壁板、肋、對(duì)接接頭等關(guān)鍵承力結(jié)構(gòu)件，采用該類材料制造的結(jié)構(gòu)件占到了飛機(jī)結(jié)構(gòu)總重量的40%~70%。

國(guó)內(nèi)主要航空制造企業(yè)目前主要使用的航空鋁合金包括2xxx系鋁合金、7xxx系鋁合金、鋁鋰合金以及其他系列的變形鋁合金，需求近3×10⁴ t/a，目前國(guó)內(nèi)航空制造企業(yè)選用國(guó)產(chǎn)航空鋁合金材料的比例大約為40%~50%。預(yù)計(jì)國(guó)內(nèi)航空制造企業(yè)對(duì)航空鋁合金的需求預(yù)計(jì)在2025年將達(dá)到5×10⁴~1×10⁵ t/a；到2035年將達(dá)到1.5×10⁵~2×10⁵ t/a。

（三）發(fā)展戰(zhàn)略

1. 實(shí)施航空鋁合金材料競(jìng)爭(zhēng)力提升工程

高度重視現(xiàn)有產(chǎn)品的工業(yè)化制造技術(shù)提升，著力解決國(guó)產(chǎn)材料質(zhì)量一致性和批次穩(wěn)定性問(wèn)題，推動(dòng)企業(yè)建立完善的先進(jìn)鋁合金材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)管理體系，通過(guò)精細(xì)化生產(chǎn)制造，并結(jié)合降本增效，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品“從有到好”的跨越。通過(guò)開發(fā)更高性能的新一代產(chǎn)品，率先滿足客戶需求、甚至引領(lǐng)客戶需求，取得航空鋁材產(chǎn)品定價(jià)權(quán)，從而全面提升國(guó)產(chǎn)材料的品質(zhì)及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

2. 強(qiáng)化航空鋁合金前沿技術(shù)布局

打破“跟蹤研仿”思維模式，強(qiáng)化航空鋁合金前沿技術(shù)布局，圍繞新一代超高綜合性能航空鋁合金設(shè)計(jì)開發(fā)、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的航空鋁合金設(shè)計(jì)方法、全流程制備加工工藝模擬仿真、航空鋁合金高效短流程制備工藝、承力構(gòu)件用增材制造鋁合金設(shè)計(jì)及制造策略等方面開展前沿布局，鼓勵(lì)基于深入基礎(chǔ)研究的原創(chuàng)性材料或技術(shù)創(chuàng)新，建立技術(shù)成熟度動(dòng)態(tài)跟蹤機(jī)制，對(duì)于發(fā)展前景較好的技術(shù)集中力量進(jìn)行工程化技術(shù)突破，搶占國(guó)際航空鋁合金領(lǐng)域科技創(chuàng)新制高點(diǎn)。

3. 推動(dòng)航空鋁合金研發(fā)高效協(xié)同與產(chǎn)業(yè)鏈交叉延伸

整合行業(yè)材料企業(yè)、零部件企業(yè)、高校等資源，用好民機(jī)材料產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、大飛機(jī)先進(jìn)材料創(chuàng)新聯(lián)盟等資源，基于企業(yè)需求，組建“產(chǎn)學(xué)研用”早期供應(yīng)商參與（EVI）合作模式和合作機(jī)制，形成需求明確、協(xié)同設(shè)計(jì)、高效驗(yàn)證、迭代優(yōu)化的協(xié)同創(chuàng)新模式，推動(dòng)建立“新材料 ? 新制造技術(shù) ? 工程化應(yīng)用技術(shù)同步一體化開發(fā)”能力，加快先進(jìn)鋁合金材料產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。深化鋁加工企業(yè)與結(jié)構(gòu)件加工企業(yè)的交叉融合，延伸航空鋁材產(chǎn)業(yè)鏈，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)加工一體化，不僅為企業(yè)創(chuàng)造更大的利益，同時(shí)能大幅縮短型號(hào)裝備用戶的生產(chǎn)制造周期，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用數(shù)據(jù)高效積累，保障國(guó)家重點(diǎn)裝備型號(hào)的研制生產(chǎn)需求。

4. 統(tǒng)一建立材料指標(biāo)和應(yīng)用指標(biāo)評(píng)價(jià)體系

結(jié)合主干材料體系建設(shè)，推動(dòng)上下游協(xié)同規(guī)范材料使用標(biāo)準(zhǔn)要求，推進(jìn)建立統(tǒng)一材料指標(biāo)和應(yīng)用指標(biāo)評(píng)價(jià)體系，為體系化推進(jìn)國(guó)產(chǎn)航空鋁合金材料應(yīng)用保駕護(hù)航。

（一）強(qiáng)化“材料先行”概念，加大對(duì)新材料研發(fā)支持力度

加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)和部署，充分發(fā)揮我國(guó)制度優(yōu)勢(shì)，選定一批掌握優(yōu)質(zhì)資源的國(guó)有企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)，健全和完善創(chuàng)新體系，著力構(gòu)建開放型創(chuàng)新生態(tài)，鼓勵(lì)并支持國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、國(guó)家工程中心等創(chuàng)新平臺(tái)在全球范圍內(nèi)引進(jìn)人才、留住人才、用好人才，提高航空鋁合金領(lǐng)域科研和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力及應(yīng)用水平。集中資源和力量，分類攻關(guān)、重點(diǎn)突破，提升原始創(chuàng)新能力。加快新材料專項(xiàng)等落地實(shí)施，大力扶持優(yōu)勢(shì)企業(yè)的自主創(chuàng)新能力，形成國(guó)內(nèi)自主的材料保障體系。

（二）整合產(chǎn)業(yè)鏈力量，加速國(guó)產(chǎn)鋁材應(yīng)用

國(guó)內(nèi)企業(yè)在材料研制前期投入了巨大的人力、物力和財(cái)力，建議在國(guó)內(nèi)高端裝備型號(hào)選材及采購(gòu)中，給國(guó)產(chǎn)材料更多的發(fā)展機(jī)會(huì)，結(jié)合新材料首批次保險(xiǎn)補(bǔ)償機(jī)制等，進(jìn)一步加快成熟材料應(yīng)用，促進(jìn)形成“研發(fā) ? 生產(chǎn) ? 應(yīng)用”持續(xù)迭代的良性循環(huán)體系。通過(guò)上層引導(dǎo)，結(jié)合主干材料體系建設(shè)，推動(dòng)上下游協(xié)同規(guī)范下游用戶材料標(biāo)準(zhǔn)要求，推進(jìn)建立統(tǒng)一材料指標(biāo)和應(yīng)用指標(biāo)評(píng)價(jià)體系，為體系化推進(jìn)國(guó)產(chǎn)先進(jìn)鋁合金材料應(yīng)用保駕護(hù)航。抓住新材料開發(fā)與應(yīng)用戰(zhàn)略機(jī)遇，整合行業(yè)材料企業(yè)、零部件企業(yè)、高校等資源，用好民機(jī)材料產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、大飛機(jī)先進(jìn)材料創(chuàng)新聯(lián)盟等資源，基于企業(yè)需求，形成需求明確、協(xié)同設(shè)計(jì)、高效驗(yàn)證、迭代優(yōu)化的協(xié)同創(chuàng)新模式，加快先進(jìn)航空鋁合金材料產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

（三）整合國(guó)家級(jí)創(chuàng)新平臺(tái)力量，補(bǔ)齊產(chǎn)業(yè)鏈短板

針對(duì)航空鋁合金產(chǎn)業(yè)鏈部分“卡脖子”問(wèn)題，充分發(fā)揮國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、國(guó)家科研機(jī)構(gòu)、高水平研究型大學(xué)、科技領(lǐng)軍企業(yè)等國(guó)家戰(zhàn)略科技力量創(chuàng)新效能，堅(jiān)持問(wèn)題導(dǎo)向，以應(yīng)用為牽引，梯次布局對(duì)“卡脖子”問(wèn)題開展基礎(chǔ)理論和技術(shù)原理研究、技術(shù)開發(fā)、工程化及應(yīng)用，充分發(fā)揮國(guó)家級(jí)平臺(tái)在科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化方面的引領(lǐng)作用。加快構(gòu)建以企業(yè)為創(chuàng)新主體，以高校院所為支撐，各創(chuàng)新主體相互協(xié)同的“產(chǎn)學(xué)研用測(cè)”創(chuàng)新聯(lián)合體，形成跨領(lǐng)域、大協(xié)作、高強(qiáng)度的創(chuàng)新基地，加強(qiáng)我國(guó)科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈各層次系統(tǒng)間的耦合性，開展產(chǎn)業(yè)共性關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，提高科技成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化成效，疏通先進(jìn)基礎(chǔ)材料領(lǐng)域的堵點(diǎn)卡點(diǎn)，強(qiáng)化科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈韌性。

（四）建立、完善知識(shí)產(chǎn)權(quán)和標(biāo)準(zhǔn)保障體系

制定和實(shí)施強(qiáng)制有效的知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)法律及法規(guī)，對(duì)侵權(quán)行為給予嚴(yán)厲打擊；建立知識(shí)產(chǎn)權(quán)整體戰(zhàn)略布局，引導(dǎo)航空鋁合金上下游單位加強(qiáng)專利保護(hù)和標(biāo)準(zhǔn)化工作，加強(qiáng)專利和標(biāo)準(zhǔn)戰(zhàn)略；組織制定統(tǒng)一的設(shè)計(jì)規(guī)范、材料標(biāo)準(zhǔn)和工藝質(zhì)量控制規(guī)范，建立與國(guó)際接軌又有我國(guó)特色的航空鋁合金材料標(biāo)準(zhǔn)體系；建立專利、標(biāo)準(zhǔn)信息服務(wù)平臺(tái)，培育和提升行業(yè)、企事業(yè)單位技術(shù)創(chuàng)新及運(yùn)用知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)的能力和水平。