2015年11月2日上午10時，中國自主研制的首款新一代噴氣式干線客機C919在上海總裝下線。C919正式向全球公開亮相，讓為之成功提供多種金屬材料的有色人備感振奮。

C919飛機下線的當(dāng)日下午兩點，記者收到了材料科學(xué)家、鈦合金專家、中國科學(xué)院院士曹春曉發(fā)來的C919大飛機下線視頻，現(xiàn)場十分壯觀，飛機緩緩滑行，五星紅旗飄揚，場面非常震憾。為記錄C919大飛機精彩時刻，記者隨即電話采訪了曹院士。

圖為：采用國產(chǎn)鋁合金材料的大飛機C919全貌
曹院士說，我國首架C919大飛機下線具有里程碑式的重要意義，是2016年試航的重要時間節(jié)點，標(biāo)志著我國航空工業(yè)邁上了一個新的高度，標(biāo)志著我國高端制造工業(yè)邁上了嶄新的臺階，航空強國的夢想又前進了一大步。C919大飛機下線這個階段性成果說明航空人及各行各業(yè)傾力科研、傾力支持的巨大努力是富有成效的。為大飛機提供多種金屬材料的有色行業(yè)更是功不可沒。 C919總設(shè)計師吳光輝、中國科學(xué)院院士曹春曉、中國工程院院士劉大響、中國科學(xué)院院士李未（左三至左六）在C919下線現(xiàn)場。

一代材料 一代飛機

沒有材料做不成飛機，發(fā)展大飛機，材料必須先行，發(fā)展飛機材料會帶動其他行業(yè)的發(fā)展。曹春曉說：“航空材料的研發(fā)不僅需要航空系統(tǒng)，更需要有色、冶金等系統(tǒng)搞材料的單位共同參與。”

已故兩院院士師昌緒先生在2007年6月18日“大飛機與新材料”的高層次沙龍上提出材料界要加快大飛機材料的開發(fā)。他說：“沒有材料是做不成飛機的，材料占飛機質(zhì)量的69%，發(fā)展大飛機，材料要先行，而發(fā)展飛機材料本身也會帶動其他行業(yè)的發(fā)展，我們要借這次沙龍活動為支持國家大飛機的發(fā)展做一些探討，出一些預(yù)研課題。”

C919大飛機從2007年立項起步實施以來，鋁合金、鋁鋰合金、鎂合金、鈦合金、碳纖維復(fù)合材料等的研制與推進躍上了一個全新的臺階。舉全國之力，聚全球之智，打造民機產(chǎn)業(yè)共同體的大飛機行動在產(chǎn)業(yè)互動中進行。幾年前，記者采寫《搶占航空制造業(yè)的制高點》時采訪了曹春曉院士。曹春曉說，“一代材料，一代飛機”是航空工業(yè)發(fā)展的生動寫照。從1903年萊特兄弟駕駛的第一架飛機是用木頭和布做成的到金屬材料成為機體航空材料的主流。從鋁合金為主到鈦合金已成為飛機的主要材料，每一次材料的交替與更新都是飛機發(fā)展的一次革命。我國大飛機專項的關(guān)鍵技術(shù)包括發(fā)動機、材料和電子設(shè)備等三項。其實，發(fā)動機和電子設(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、發(fā)動機發(fā)展中的關(guān)鍵作用。如今，復(fù)合材料在飛機、發(fā)動機結(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，強度是鐵的十倍，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。

C919大型客機是建設(shè)創(chuàng)新型國家的標(biāo)志性工程，具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)。先進材料首次在國產(chǎn)民機中大規(guī)模應(yīng)用。第三代鋁鋰合金材料、先進復(fù)合材料在C919機體結(jié)構(gòu)用量分別達到8.8%和12%。由此可見，隨著我國航空工業(yè)的發(fā)展，各行各業(yè)相互融合，軍民共建，工業(yè)制造逐步步入高端制造行業(yè)，鋁合金、鎂合金、鈦合金、碳纖維復(fù)合材料等各種新型輕量合金材料的涌現(xiàn)，在交相輝映中自然助力C919大飛機的順利制造。

世界最好的鋁合金材料

為C919穿上漂亮“衣裳”

CCTV記者的現(xiàn)場報道以及曹春曉院士發(fā)來的照片、視頻中感覺得到C919的“顏值”相當(dāng)高，視覺沖擊力很強。C919到底穿了件什么樣的衣裳會這么漂亮？

曾兩度擔(dān)任高性能鋁合金材料國家973項目首席科學(xué)家的中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授張新明說，C919是目前采用先進金屬材料最多的一種機型，所采用的全部是世界上最好的鋁合金。

國家973項目“航空高性能鋁合金材料的基礎(chǔ)研究”重要成員、中南大學(xué)材料學(xué)院教授鄧運來介紹，作為我國首次自主生產(chǎn)的大型客機，材料的選擇直接決定了其自身的特點。C919的“機殼”全部由我國自主設(shè)計、制造。“機殼”中鋁合金材料約占材料總重量的70%。為了減輕自重、降低油耗，飛機的重量會精確到克，C919實現(xiàn)比B737、A320等同類機型輕5%~10%的目標(biāo)，這得益于鋁鋰合金。鋰元素雖然只占鋁合金重量的2%左右，但在同等承載條件下，比常規(guī)鋁合金減輕重量5%以上。

“鋁合金材料既要高強度，又要高韌性，還要抗疲勞、耐損傷、耐腐蝕，這是一個非常復(fù)雜的矛盾統(tǒng)一。”張新明說，“目前，國內(nèi)圍繞大飛機金屬材料的研究已經(jīng)獲得了大約200多項專利，比如強度和韌性、耐腐蝕常常是矛盾的，我們要同時達到，并且讓它們保持穩(wěn)定，就要不斷研究，這就是金屬材料的魅力所在。”

C919所采用的機翼，是中國人首次自主研制，也是世界民航領(lǐng)域目前流行的先進設(shè)計，它有一個很酷的名字，叫做超臨界機翼。這種機翼采用的也是鋁鋰合金材料，它可以使飛機更加輕巧，在音速范圍以內(nèi)實現(xiàn)盡可能快的飛行。
“西南鋁造”撐起國產(chǎn)大飛機骨架

作為中鋁公司旗下的核心鋁加工企業(yè)，西南鋁50年來風(fēng)雨征程已發(fā)展成為我國綜合實力最強的特大型鋁加工企業(yè)，是我國航空航天和國防軍工材料研發(fā)和保障、高精尖鋁材研發(fā)生產(chǎn)和出口“核心基地”。
“在國家大力推進航空鋁材國產(chǎn)化的背景下，充分發(fā)揮航空航天材料研發(fā)和保障的‘核心基地’作用，不斷增強航空國產(chǎn)材料自主化保障能力，既是滿足國家需求的使命擔(dān)當(dāng)，也是企業(yè)順應(yīng)政策導(dǎo)向、尊重市場，促進自身發(fā)展的必然選擇。”西南鋁總經(jīng)理張吉龍表示。
航空鋁材的“領(lǐng)跑者”

早在10年前，西南鋁就積極響應(yīng)國家號召，開始著手建設(shè)一條為大飛機項目配套的鋁合金厚板生產(chǎn)線。在國產(chǎn)大飛機上使用自己生產(chǎn)的鋁合金材料，是西南鋁人執(zhí)著而又堅定的夢想。
2011年11月11日，在西南鋁50年發(fā)展歷程中具有里程碑的意義：我國第一條與國家“大飛機”等項目配套的鋁合金厚板生產(chǎn)線在西南鋁建成投產(chǎn)，使我國成為繼美國、日本、德國和俄羅斯之后，又一個能夠?qū)崿F(xiàn)鋁合金厚板規(guī)?；a(chǎn)的國家。這條生產(chǎn)線的建成投產(chǎn)，實現(xiàn)了幾代鋁加工人的夙愿，對于進一步提升我國鋁加工業(yè)的整體發(fā)展水平，提高我國國防建設(shè)和航空航天急需鋁合金材料的保障能力，助推我國“大飛機”建設(shè)具有極其重要的意義。
厚板生產(chǎn)線建成投產(chǎn)，讓西南鋁成為國內(nèi)航空鋁材研發(fā)的“領(lǐng)跑者”，為了這一步，西南鋁付出了艱辛的努力。作為應(yīng)國家需求而生的鋁加工企業(yè)，自開工建設(shè)以來，西南鋁不斷增強自主創(chuàng)新建設(shè)能力，突破多項關(guān)鍵技術(shù)，己為我國數(shù)十項航空航天、國防軍工和國家重點建設(shè)項目提供了上千個品種、數(shù)十萬噸優(yōu)質(zhì)鋁材，填補了多項國內(nèi)空白。“九五”至今，西南鋁先后承擔(dān)了近20余項航空材料研制項目，開發(fā)了2XXX系、7XXX系等合金的新技術(shù)、新產(chǎn)品，形成了一系列具有自主知識產(chǎn)權(quán)的科技成果。西南鋁研發(fā)的一批工業(yè)化條件下板材、型材、鍛件的新材料、新技術(shù)，有效滿足了我國大中型飛機、大推力火箭等裝備發(fā)展的需要，基本實現(xiàn)了我國航空航天材料自主保障。

近年來，西南鋁解決了一系列重大關(guān)鍵技術(shù)難題，開發(fā)出一大批市場急需、代表國際國內(nèi)先進水平、填補國內(nèi)空白的新產(chǎn)品和新技術(shù)，成為我國鋁加工技術(shù)進步和行業(yè)發(fā)展的一面旗幟。1987年和1992年，西南鋁國內(nèi)首家獲得美國波音公司精密航空模鍛件、鍛坯生產(chǎn)許可證銅牌；2014年，西南鋁成功實現(xiàn)向法國空中客車供貨；2010年8月，西南鋁成為賽峰公司供應(yīng)商；2013年1月，成為龐巴迪公司戰(zhàn)略合作伙伴。在保障國家航空鋁材需求的同時，西南鋁眼睛開始瞄向民用航空市場。目前，西南鋁將與中國商飛聯(lián)合開展航空用鋁合金、鋁鋰合金的研制。
自主創(chuàng)新應(yīng)萬變

十年磨一劍，西南鋁在航空航天鋁材的保障能力建設(shè)及先進航空鋁材的研發(fā)上取得了顯著成效，但西南鋁并不滿足于短暫的領(lǐng)跑，而是瞄準(zhǔn)國外先進鋁加工企業(yè)，開始了新一輪奔跑。
“鋁材研制及加工技術(shù)在一定程度上決定著一個國家的航空航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平。航空用鋁材通常綜合性能要求高、生產(chǎn)工序流程長，現(xiàn)有的技術(shù)管理模式已難以適應(yīng)航空用戶單位對產(chǎn)品工藝過程質(zhì)量控制的精細化要求。且由于先進航空材料產(chǎn)品正處于國產(chǎn)化的初期階段，與國外先進鋁加工企業(yè)相比，我們的競爭力不強是不爭的事實。”西南鋁總工程師黎勇分析。

航空產(chǎn)品通常存在訂貨品種多、數(shù)量少、生產(chǎn)組批困難、產(chǎn)品成品率低、穩(wěn)定性差等問題，嚴重影響了客戶使用國產(chǎn)航空材料的積極性。為提升航空航天急需鋁合金材料的保障能力，在航空領(lǐng)域搶占先機，西南鋁著力構(gòu)建自主創(chuàng)新的材料體系和裝備技術(shù)體系，成立了航空材料基礎(chǔ)特性研究團隊、鋁鋰合金開發(fā)團隊，有針對性地解決材料研發(fā)中的難題，進一步提升企業(yè)新材料研發(fā)水平。

特大型弧形模鍛件的成功研制是西南鋁實施自主創(chuàng)新的成功范例。該模鍛件是航空器的關(guān)鍵模鍛件，厚度薄、弧度大、易變形，對模鍛工藝要求很高，是高技術(shù)含量、高附加值的產(chǎn)品，此前由于國外技術(shù)封鎖，西南鋁一直不能生產(chǎn)。為突破這一技術(shù)難關(guān)，西南鋁成立專門的攻關(guān)小組，大膽實施技術(shù)創(chuàng)新，通過采取制作專用工具、更新優(yōu)化生產(chǎn)工藝等措施，成功解決了一系列難題，刷新了我國模鍛件生產(chǎn)史上最長、最重、投影面積最大的歷史紀(jì)錄，填補了國內(nèi)空白。

一次次的自主創(chuàng)新，使現(xiàn)在的西南鋁已具備第三代航空鋁合金的保障能力，成為我國航空航天工業(yè)材料的主要供應(yīng)商。

順應(yīng)發(fā)展贏未來

緊跟國家航空材料研發(fā)步伐，西南鋁與中國航空制造業(yè)早己成為密不可分的共同體。

“生產(chǎn)大型商用飛機、實現(xiàn)航空鋁材自主供給是落實《中國制造2025》戰(zhàn)略、打造中國高端制造新優(yōu)勢的戰(zhàn)略選擇。”2015年9月，工信部在上海組織召開民機鋁材上下游合作機制第一次工作會議，鼓勵民機鋁材研制、生產(chǎn)，并將就難點問題積極協(xié)調(diào)解決和反映。對參會方之一的西南鋁而言，推進政策無疑是材料研制路上的一大“利好”，是材料研制工作的重要導(dǎo)向。

“隨著首款C919 11月2日總裝下線以及支線客機ARJ21的推廣加速，我國對航空鋁材的需求將進入一個高速增長期。”張吉龍說，“對西南鋁而言，在國家大力推進航空鋁材國產(chǎn)化進程中，既是面臨著發(fā)展新機遇，也面臨著材料研制工作的新挑戰(zhàn)。”

其實早在2008年7月,我國大飛機項目啟動之初，西南鋁就開始參與由中國商飛帶動的材料研制工作。協(xié)助編寫了商飛工藝控制（PCD）文件；完成了商飛根據(jù)適航要求對西南鋁進行的質(zhì)量體系審查認證。國產(chǎn)大飛機C919項目實行全球采購,西南鋁為首款C919提供了30個規(guī)格的鍛件。目前西南鋁生產(chǎn)的鍛件已實現(xiàn)向商飛批量供貨，并與商飛建立了從新材料研發(fā)到商業(yè)合作全方位的合作關(guān)系，已具備為民用航空提供鋁合金材料的能力。

未來，隨著航空航天用鋁材朝高強高韌、耐損傷、抗疲勞、低密度化、可焊接、較強熱穩(wěn)定性等方向發(fā)展，為滿足航空材料性能要求，西南鋁將緊跟新型鋁合金材料需求的步伐，在提升鋁材質(zhì)量管理水平、材料穩(wěn)定性及保供能力上下功夫。在可期的將來，在我國大力推進航空鋁材完全自主供應(yīng)，從“制造大國”走向“制造強國”的征程中，西南鋁必將大有可為。

寶鈦集團：航空鈦材的探索者

在我國剛剛下線的C919大飛機上，鈦合金用量達9.3%，其鈦金屬復(fù)合材料由寶鈦集團有限公司研制。

寶鈦集團有限公司自C919大飛機項目啟動以來，已先后承擔(dān)了國家Ti-3Al-2.5V（TA18）管材、β熱處理的Ti-6Al-4VEIL厚板、β處理的Ti-6Al-4V合金型材、TB5板材工程化研制四個DK型號用材料研制任務(wù)，并充分發(fā)揮自身產(chǎn)品質(zhì)量、交貨期、價格等優(yōu)勢，通過國際招標(biāo)采購，達到了C919大飛機對其所用材料質(zhì)量等嚴格條件，成為中國商飛公司國內(nèi)鈦材料的合格供應(yīng)商，為此次正式下線的C919首架機上陸續(xù)提供了多種規(guī)格的鈦合金棒材、厚板和薄板材料。

這也是寶鈦集團公司繼今年9月剛剛完成攻克鈦合金加工制造多項關(guān)鍵技術(shù)，填補國內(nèi)鈦合金研究多項空白，“4500米載人潛水器電子束焊接載人球殼”出廠后，又在C919大飛機上有了“鈦”好探索。

據(jù)悉，復(fù)合材料和鈦合金材料的應(yīng)用，有效降低了大型客機重量，提升了飛機的經(jīng)濟性，這是未來航空領(lǐng)域新材料應(yīng)用的方向。國內(nèi)大飛機項目帶動了高端制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢，鈦這種輕型合金應(yīng)用必然會縮小與國外的差距。

在國產(chǎn)大飛機的研制中，鈦合金復(fù)合材料的大噸位鍛制成型一直以來是制約飛機發(fā)展的技術(shù)瓶頸，由于鈦合金的密度比鋼小得多，而強度又和鋼很接近，因此，它可以大大減輕飛機及其發(fā)動機的重量。中國科學(xué)院院士曹春曉說，國產(chǎn)大飛機C919的結(jié)構(gòu)輕量化和與之相關(guān)的“低油耗”是目前航空制造領(lǐng)域的競爭焦點之一。油耗多少直接體現(xiàn)了飛機及其發(fā)動機服役壽命期的經(jīng)濟性和環(huán)保性的優(yōu)劣。美國波音787飛機在2007年的研制過程中曾投入3億美元研究使用鈦合金取代鋁合金，以解決超重問題。波音787機體鈦合金用量達15%，創(chuàng)下民用客機機體鈦合金用量最高紀(jì)錄。而俄羅斯正在研制的新一代150座級的客機MS－21機體鈦合金用量高達25%。我國一些飛機機體結(jié)構(gòu)中的鈦合金用量也在不斷提高，商用客機ARJ21的鈦合金用量為4.8%，而C919客機用鈦量已達到9.3%，和波音777相比略高，波音777為8%。

中國工程院院士劉大響說，航空發(fā)動機性能的提高，在很大程度上是通過采用新結(jié)構(gòu)、新材料和新工藝來實現(xiàn)的?，F(xiàn)代先進航空發(fā)動機性能、可靠性和推重比的提高，材料和制造技術(shù)的貢獻率約占50%~60%。大飛機結(jié)構(gòu)輕量化的剛性需求，使航空應(yīng)用領(lǐng)域越來越離不開鈦。寶鈦股份為此，積極參與C919大飛機的材料研制，填補了鈦復(fù)合材料裝備在飛機領(lǐng)域“中國智造”的空白。

在C919大飛機項目研制期間，寶鈦集團按照適航性認證要求，通過不懈攻關(guān)、工藝優(yōu)化、質(zhì)量改進等措施，成熟產(chǎn)品不斷完善，新產(chǎn)品已初具規(guī)模。后期將繼續(xù)發(fā)揮產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，攻堅克難，加快研制進度，盡快使所研制產(chǎn)品得到裝機應(yīng)用，為C919大飛機擴大鈦材用量提供技術(shù)支撐和材料保障，為國內(nèi)航空事業(yè)的發(fā)展和盡快實現(xiàn)鈦合金材料國產(chǎn)化做出貢獻。

目前，寶鈦股份正在進行3D打印技術(shù)攻關(guān)試驗制造航空發(fā)動機方面的探索。