會飛的鋁—寫在國產(chǎn)C919首航
涂料工業(yè)：
如果有來生，要做一只鳥，飛越永恒，沒有迷途的苦惱。
——三毛
2023年5月28日，由上海飛往北京方向、全球首架國產(chǎn)大飛機C919執(zhí)飛的MU9191航班于首都國際機場降落，這標志著C919圓滿完成首個商飛，正式進入民航市場，開啟市場化運營、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的新征程。飛行，這一人類曾憧憬著的夢想，如今已經(jīng)成為了再真切不過的現(xiàn)實，而這一切都得益于人類對鋁的運用。
鋁是元素周期表中第三周期主族元素，在金屬材料中，鋁的產(chǎn)量僅次于鋼鐵，居有色金屬材料之首。純鋁本身的強度很低，退火的純鋁板材的拉伸強度僅為80~100MPa，并不適宜作為結(jié)構(gòu)材料。但是通過加入合金元素及運用熱處理等方法可使純鋁的結(jié)構(gòu)和性能發(fā)生改變，從而在保持鋁金屬質(zhì)量輕便優(yōu)點的同時，還具有較高的強度。鋁合金的拉伸強度通常都超過250MPa，有些甚至高達700Mpa，其強度優(yōu)于許多合金鋼，此外，鋁合金還有耐蝕性良好，成型工藝性好、成本低廉等一系列優(yōu)點。
鋁及鋁合金的分類圖
自1906年德國人阿弗萊德·威爾姆在研究硬鋁時發(fā)現(xiàn)了時效硬化現(xiàn)象后，鋁合金便成為了飛機機體的主要結(jié)構(gòu)材料。目前，多數(shù)的民航飛機機體中鋁合金的占比約為50%~70%不等，部分機體如波音737中，鋁合金的占比更是高達81%。如果沒有鋁這種廉價輕便的金屬，人類的航空史很可能還僅是一張白紙。
在航空鋁材中，以銅、鎂為主要合金元素的2系鋁材和以鋅、鎂為主要合金元素的7系鋁材應用較多。通常，這兩系鋁合金在航空鋁材的使用中占有很大的比重，約為80%上下。在20世紀60年代，在7系鋁合金中發(fā)明了過時效熱處理技術，因此成功研制了7075-T73合金，使得7系合金除了滿足飛機設計靜強度要求外，還滿足抗腐蝕性能要求。即便在航空領域上鋁的抗腐蝕性能已經(jīng)基本得到了解決，但在多數(shù)情況下，航空涂料在飛機的制造和日常維護中都十分重要。飛機涂料需要同時滿足耐附著力要求、柔韌性、抗沖擊性、耐腐蝕性、保光性、保色性、耐溫變性、抗紫外線性和抗電子性等。根據(jù)飛機架構(gòu)，一架飛機應用到的涂料涵蓋了飛機蒙皮涂料、飛機艙室涂料、飛機發(fā)動機涂料、飛機零部件涂料（雷達天線罩涂料/透明件保護涂料/飛機油箱內(nèi)壁保護涂料等）、特殊專用涂料（飛機儀表應用到的示溫涂料等）。
最近有許多客戶在采購鋁板時，由于對所加工的產(chǎn)品想要提升材質(zhì)的使用需求，因此對于各系鋁板的選擇持有觀望狀態(tài)，在這里，我為大家詳細介紹一下各系鋁板的特點。
1系鋁板特點：工業(yè)純鋁板，有良好的延伸率和抗拉強度，良好的可塑性、耐蝕性、導電和導熱性，生產(chǎn)過程較為單一，生產(chǎn)技術相對成熟，價格比其他高檔鋁合金有巨大優(yōu)勢。缺點是強度低，不可熱處理強化，可切削性不好，不易釬焊，易受壓變形。
2系鋁板特點：也被稱為硬鋁，主要合金元素為銅。有很高的強度和良好的切削加工性能，有一定的耐熱性能，可熱處理，缺點是耐腐蝕性較差。
3系鋁板特點：也稱防銹鋁板，主要合金元素為錳。強度比工業(yè)純鋁板高，成型性、熔接性、耐腐蝕性良好。由于不能熱處理強化，所以工藝上多采用冷加工來提高其力學性能。
4系鋁板特點：以硅為主要合金元素的鋁合金，大多不可熱處理強化。通常硅含量在4.5-6.0%之間。熔點低，熔體流動性好，容易補縮，耐蝕性好；有良好的耐磨性和耐熱性。
5系鋁板特點：是高檔鋁合金板，主要合金元素為Mg。有良好的加工成型性能、抗腐蝕性能、焊接性能、疲勞強度和中等的靜態(tài)強度。不可熱處理強化，但表面可作拋光處理，相對美觀。耐海洋氣候。
6系鋁板特點：主要合金元素為鎂和硅，具有中等強度，抗腐蝕性良好，可焊性、氧化效果好。
7系鋁板特點：超硬鋁合金系列，主要合金元素為鋅、鎂、銅。代表牌號7050和7075，熱處理效果尤佳，強度超高的變形鋁合金板，固熔處理后塑性良好，具有良好的機械性能、耐磨性能和抗疲勞性能。缺點是焊接性能差 ，有應力腐蝕開裂傾向，需經(jīng)包鋁或其他的保護處理。
8系鋁板特點：屬于鋁-鋰合金，主要成分是鋰，因為鋰是自然界中最輕的金屬，鋁板中加入鋰元素之后，可以在保證鋁板強度的同時，有效降低鋁板的比重。
編輯：孫鈺、徐旭晨、於杰
來源：部分內(nèi)容源自網(wǎng)絡及邢焰、王向軻著《航天器材料》 。
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