（一）2XXX 系鋁合金

2XXX（A1-Cu-Mg）系鋁合金具有高的抗拉強度、韌性和疲勞強度，良好的耐熱、加工及焊接性能，被廣泛應用于空天、汽車及兵器工業等領域。主要牌號有 2A01、2A02、2A06、2A11、2A12 等。針對提高強度、強韌性匹配、耐損傷容限性能相繼開發了一系列合金，如 2024、2124、2524、2324 合金等。我國裝備型號向輕量化、長壽命、高可靠、低成本方向發展，對機身蒙皮材料的斷裂韌性、抗裂紋擴展能力和耐蝕性能具有較高的要求。國外在 2024-T351 鋁合金厚板基礎上，已開發出了具有不同強度、韌性、疲勞、耐腐蝕性能匹配的 2324、2624 等機翼下翼面用高損傷容限鋁合金，并實現裝機應用。我們迫切需要開展高損傷容限 2XXX 系鋁合金的開發工作，未來，復合微合金化將是 Al-Cu-Mg 系高強鋁合金一個重要發展方向。

（二）4XXX 系鋁合金

目前我國汽車活塞主要使用共晶和亞共晶 Al-Si 合金，但是隨著對發動機性能要求的不斷提高，難以滿足性能要求。過共晶 Al-Si 合金密度低，線膨脹系數小，抗磨性和體積穩定性更高，與亞共晶和共晶 Al-Si 合金相比是更為理想的活塞材料。國外已批量生產過共晶 Al-Si 合金活塞，并應用于載重汽車和轎車，如美國的 A390 合金，日本的 AC9A 和 AC8A（ZL109）合金，澳大利亞的 A390 合金。但是目前我國生產過共晶 Al-Si 合金活塞的廠家很少，大部分依賴進口。另外，汽車渦輪增壓鋁合金材料與國外也存在較大差距，高性能汽車渦輪增壓鋁合金材料主要依賴日本等國家。因此，開發高性能活塞、渦輪增壓葉輪關鍵汽車鋁合金材料勢在必行。

（三）5XXX 系鋁合金

Al-Mg 合金特別是高 Mg 含量的 Al-Mg 合金具有高的比強度、良好的焊接性和耐蝕性，將成為未來空天、高速列車、海洋等領域極具競爭力的材料。目前，空天、列車、海洋等應用的 Al-Mg 合金板材、型材以及焊絲主要依靠進口，高端焊絲市場基本上被美國 ALCOA 所壟斷，ER5183、ER5356 合金主要依靠進口，進口量約占其銷量的 70%，艦艇用 Al-Mg 合金主要依賴于俄羅斯。高 Mg 含量的合金常規鑄錠中枝晶發達、共晶相偏析嚴重，成形性能差，目前加工方法仍存在諸多問題，如性能低、表觀質量差、工序長、質量不穩定、成品率低等。亞快速凝固與成形可以抑制 Mg 的析出，同時可以調控得到細小等軸晶和納米析出相，大幅度提高材料的性能與均一性。因此，開發高性能 Al-Mg 合金亞快速凝固連續流變擠壓和軋制技術，有望解決高品質 Al-Mg 合金的需求。

（四）6XXX 系鋁合金

6XXX 系鋁合金材料是軌道交通、汽車、電子等領域的關鍵材料。從 20 世紀 80 年代起，歐美、日本等發達國家和地區研發了車用鋁合金，注冊了 6009、6016、6010、6111、6022、6082 等牌號，形成了較完整的汽車車身板、擠壓材、鍛件等生產和應用體系。我國 6XXX 系鋁合金車身板和鍛件的產業化研發剛剛起步，存在明顯差距。我國工業和信息化部提出重點發展的車用鋁合金薄板是：6016-S、 6016-IH、6016-IBR、6A16-S、6A16-IBR、6022 等，典型 6XXX 系鋁合金板材伸長率 A50不小于 25%，r 值不小于 0.60，60 d 停放屈服強度 Rp0.2不小于 140 N/mm2 ，烤漆硬化屈服強度增量不小于 80 N/mm2 。針對不同需求，開發 6XXX 系鋁合金的設計、制備及加工技術成為發展的必然趨勢。

（五）7XXX 系鋁合金

7XXX 系鋁合金具有較好的耐應力腐蝕性能，是鋁合金中強度最高的一個系列，是國際上公認的航空主干材料。最近，國外開發了 7055 合金（Al8Zn-2.05Mg-2.3Cu-0.16Zr），其在 T77511 狀態下屈服應力超過了 620 MPa，用于波音 777 飛機，減重 635 kg。目前我國航空用 7XXX 系鋁合金缺乏系統的合金設計和制備加工技術，某些產品完全依靠進口。由于 7XXX 系鋁合金大規格鑄錠合金元素多、凝固區間寬、鑄造應力大、合金元素易氧化 / 偏析等，鑄錠冶金質量較差，室溫成形性能較低，開發新型 7XXX 系鋁合金具有重要意義。

（六）鋁鋰（Al-Li）合金

鋁鋰合金是近年來航空材料中發展最迅猛的輕量化材料，具有密度低、彈性模量高、比剛度高、疲勞性能好、耐腐蝕等特點，取代常規鋁合金后，質量可減輕 10%~20%，剛度提高 15%~20%。美國 ALCOA 公司在 21 世紀初啟動了“ALCOA 航空 20/20 計劃”，目標是在 20 年內將航空鋁合金成本和重量各減少 20%。肯聯鋁業公司開發了低密度、高韌性和高損傷容限性能的 2050 和 2198 鋁鋰合金（Al-Cu-Li-Mg-Ag）。我國自主研制的 Al-Li 合金牌號極少，僅 1420 合金獲得應用，C919 客機使用的鋁鋰合金由美國鋁業公司提供。國內僅能生產 1420、2195、2197、2A97 等有限合金牌號，鑄錠僅為（（310~400）×1280×4000）mm 以下扁錠及?650 mm 以下圓錠。航空高端應用領域厚度 60 mm 以上、寬 1500 mm 以上的扁錠（2B16），以及直徑 1500 mm 以上鑄錠（2B16）尚未實現工業生產。因此開展新型鋁鋰合金設計、超大規格鑄錠制備和深加工技術具有重要意義。

（七）耐熱鋁合金

耐熱鋁合金通過調控 Si、Fe、Ni、Ag、稀土等元素，使鋁合金在高溫下具有抗氧化及抗蠕變能力，是空天、汽車、軌道交通等領域的關鍵基礎材料。傳統的耐熱鋁合金有：2519、2618、 2219、2D70 等。隨著空天和汽車工業的迅速發展，對耐熱鋁合金提出了更高的要求。新一代戰機巡航速度高，機身蒙皮工作溫度達 150℃以上，而目前 2618、АК4-1ч和 2D70 等耐熱鋁合金的長期使用溫度均在 150℃以下，開發新型耐熱鋁合金勢在必行。

（八）超低鈧（Sc）含量的 Al-Sc 合金

Al-Sc 合金具有高強度、塑性好、耐蝕性等優異性能，成為繼 Al-Li 合金后新一代空天、艦船等的輕質材料。含微量鈧的 Al-Mg 合金抗拉強度比 5083 合金高 30%，屈服強度高一倍以上。其可焊性與常規 5XXX 系合金相當，熱影響區與焊縫的力學性能約與基體相等，抗腐蝕性能與 5083 合金相當，取代 5XXX 系或 6XXX 系合金制造空天零部件可取得顯著的減量效果，也是汽車與軌道車輛的上乘材料。俄羅斯在含鈧鋁合金研制方面居世界前列，已形成 Al-Mg-Sc、Al-Mg-Li-Sc、Al-Zn-MgSc、Al-Zn-Mg-Cu-Sc、Al-Cu-Mg-Sc 系合金，鈧含量為 0.18%~0.5%。為了推動鋁鈧合金在空天、汽車上的應用，我國工業和信息化部已將含鈧的鋁合金作為優先發展的新材料之一。我國鈧資源豐富，并建成了高純氧化鈧提取生產線，為鋁鈧合金發展奠定了基礎。

（九）500 MPa 級汽車用熱沖壓鋁合金

我國的熱沖壓高強鋁合金材料尚屬空白。新材料和新成形工藝開發相結合，是解決高強鋁合金汽車零件成形的有效手段。以 7XXX 系合金為重點，積極探索 2XXX 合金，開發 500 MPa 級熱沖壓用鋁合金材料，用以制造復雜形狀的汽車零件具有重要前景。

（十）鋁基復合材料

鋁–鋼多層復合板：鋁與鋼質甲板的有效連接已成為大型艦船上層建筑輕量化的制約因素之一。鋁與鋼質船體之間焊接用的鋁–鋼復合過渡接頭為取代傳統鉚接工藝提供了解決方案。本田公司開發出了鋼和鋁的接合技術，將在全球應用于量產車骨架。目前，國內所用的鋁–鋼復合接頭主要是從國外進口，價格高達 4×105 CNY/t。隨著未來艦船大型化，對過渡接頭提出了更高施焊溫度、更大承載應力、更強結合界面等要求，亟待開發高性能的鋁–鋼接頭。

汽車散熱器用鋁合金復合材料：鋁合金復合箔、帶、板是制造汽車空調器、散熱器、干手器等釬焊式熱交換器的關鍵材料。復合材料是由 2~3 種合金經疊合壓延后制成，包覆層多為高硅合金或低電位合金，如 4004、4045、4047、4A13、7A01 合金等，芯材主要是 3003、3003+1.5%Zn 和 3004 合金等。

鋁蜂窩板：通常由兩層薄而強的面板和中間蜂窩芯復合而成，具有重量輕、強度高、剛性大、穩定性好、隔熱、隔聲等優點，已在飛機、列車、船舶中使用。市場現有產品除航空專用的進口材料為焊接產品外，一般均為膠黏產品，在濕度大、振動強、溫度高等環境下，面板容易脫膠。開發輕質、高強、耐蝕、可釬焊的蜂窩結構板用面板和芯板是蜂窩板的發展趨勢。國外一些國家在 20 世紀 90 年代初就研制了釬焊鋁蜂窩板，開發出高強度、可時效強化、耐蝕、可釬焊的蜂窩材料。近五年我國的蜂窩鋁材產量一直保持平均 22% 的增長速度。2012 年我國僅建筑市場的膠黏蜂窩鋁產品的市場容量已達76.74億元。預計到2035年，對高強、耐蝕蜂窩復合板的需求將達到 7×107 m2 ，前景十分廣闊。

來源：鋁高端制造

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