鋁合金材料發(fā)展現狀、趨勢及展望
時(shí)間：2021-07-31 09:00:00 瀏覽1708次
一、鋁合金材料介紹
我國是鋁合金材料生產(chǎn)和消費大國，鋁合金材料在交通、海洋、空天等領(lǐng)域具有廣泛應用，尤其在汽車(chē)、飛機、航天、艦船等領(lǐng)域的一些輕量化關(guān)鍵部件上，鋁合金材料具有不可替代性。而國內絕大部分鋁合金材料屬于中低端產(chǎn)品，生產(chǎn)能耗高、效率低、成本高、附加值低，惡性競爭的情況難以得到改變，且部分高端產(chǎn)品仍需從國外高價(jià)購買(mǎi)，這無(wú)疑阻礙了我國制造業(yè)升級的步伐。我國雖在通信、高鐵等領(lǐng)域具有顯著(zhù)優(yōu)勢，但隨著(zhù)國際形勢錯綜復雜地變化，關(guān)鍵材料領(lǐng)域被卡脖子的風(fēng)險日漸突出，自主創(chuàng )新迫在眉睫。在新的產(chǎn)業(yè)形勢下，發(fā)展高端鋁合金材料綠色化、智能化的制備與加工技術(shù)對支撐我國關(guān)鍵制造業(yè)的可持續優(yōu)質(zhì)發(fā)展具有重大戰略意義。本文主要介紹了國內外鋁合金材料發(fā)展及研究現狀，分析常用鋁合金系的市場(chǎng)需求，總結目前我國在此領(lǐng)域遇到的問(wèn)題以及未來(lái)發(fā)展目標，并給出相應的發(fā)展對策，以促進(jìn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的升級和進(jìn)步。
二、國內外鋁合金材料發(fā)展及研究現狀
（一）國外鋁合金材料發(fā)展及研究現狀
總體來(lái)看，工業(yè)發(fā)達國家鋁合金材料開(kāi)發(fā)與應用的歷史時(shí)間長(cháng)，基礎好，研究積累雄厚，鋁合金材料體系系統性強，產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平較高。尤其是美國、俄羅斯等工業(yè)強國較早開(kāi)展了鋁合金材料的研發(fā)工作，申請了大量的鋁合金牌號，廣泛應用于汽車(chē)、船舶、空天等領(lǐng)域，現已形成了一定程度的專(zhuān)利霸權。
在汽車(chē)領(lǐng)域，鋁合金是實(shí)現汽車(chē)輕量化的重要材料。在2XXX系鋁合金方面，美國的雷伊路菲公司和法國的西貝內公司相繼開(kāi)發(fā)了2036-T4、AU2G-T4鋁合金板材，用于汽車(chē)車(chē)身。在5XXX系鋁合金方面，美國鋁業(yè)公司（ALCOA）開(kāi)發(fā)了X5085-O、5182-O等鋁合金，用于車(chē)身內板。在6XXX系鋁合金方面，美國研制了6009和6010車(chē)身鋁合金板。挪威海德魯鋁業(yè)公司在2018年開(kāi)發(fā)了HHS360合金，抗拉強度比6082合金提高了10.8%，達到360N/mm2，伸長(cháng)率達到10%；之后，該公司又在此基礎上開(kāi)發(fā)了HHS400合金，抗壓強度達到400N/mm2，屈服強度≥370N/mm2，伸長(cháng)率為8%，主要應用于汽車(chē)制造。美國的肯聯(lián)鋁業(yè)公司開(kāi)發(fā)了HSA6系列合金，其中HSA6-T6合金擠壓型材的最低屈服強度為370N/mm2，而最低抗拉強度為400N/mm2，與采用傳統鋁合金材料制造的全鋁汽車(chē)質(zhì)量相比，可減重30%以上。目前，國外先進(jìn)鋁加工企業(yè)致力于開(kāi)發(fā)低成本的汽車(chē)板。印度的諾貝麗斯鋁業(yè)公司已經(jīng)推出AdvanzTM系列合金Ac5754R，進(jìn)一步減輕了汽車(chē)重量。該公司還與捷豹路虎汽車(chē)有限公司合作開(kāi)發(fā)了具有優(yōu)異成形和卷邊性能的AC-170PX鋁合金，用于汽車(chē)覆蓋件外板。而美國的奧科寧克公司成功開(kāi)發(fā)了新一代汽車(chē)板生產(chǎn)設備與工藝“Micro-Mill”技術(shù)，極大地提升了汽車(chē)車(chē)身和覆蓋件用鋁板的性能，綜合性能提升20%，成本降低30%。目前，在汽車(chē)車(chē)身板領(lǐng)域，應用最多的為6082鋁合金，在前后防撞梁上較多企業(yè)嘗試使用6XXX系或7XXX系擠壓型材來(lái)制備。在船舶領(lǐng)域，鋁合金在船舶上的應用逐漸擴大。國外發(fā)展較早。迄今為止，主要是5XXX系和6XXX系鋁合金，分別用于船殼體和船上建筑。在變形鋁合金方面，主要有：美國的5086、5456合金，日本的5083合金，英國的N8（5083）合金，前蘇聯(lián)的AMr6（5A06）、AMr61、B48-4（01980）、K48-1、K48-2合金。俄羅斯研制了含鈧（0.1%~0.3%）的高強度Al-Zn-Mg系合金（如01970、01975合金等）。在鑄造鋁合金方面，主要有：蘇聯(lián)的BAП5、AП4M（ZL111）、AП8（ZL301）、AП13、AП25、AП27合金，美國的356（ZL101）、SEM328（ZL106）、514（ZL302）、515、518（YL302）、520（ZL301）、X250合金等。目前船舶領(lǐng)域對鋁合金材料的使用仍然以5083合金以及其改進(jìn)型合金為主，充分利用其耐腐蝕性能、焊接性能、易成形性能以及力學(xué)性能的綜合優(yōu)勢。
在空天領(lǐng)域，現代空天用鋁材朝著(zhù)高綜合性能、低密度、大規格、高均勻性和功構一體化方向發(fā)展。針對2XXX系鋁合金，美國鋁業(yè)公司和法國鋁業(yè)公司開(kāi)發(fā)了具有高強高損傷容限的2026和2027合金，其擠壓件（厚度為12~82mm）和板材（厚度為12~55mm）比2024合金分別提高20%~25%和10%。在7XXX系鋁合金方面，美國鋁業(yè)公司、法國鋁業(yè)公司以及德國愛(ài)勵鋁業(yè)公司開(kāi)發(fā)了具有低淬火敏感性的高強韌鋁合金：7085、7140、7081。在超高強鋁合金方面，法國鋁業(yè)公司開(kāi)發(fā)了7056-T79/T76合金，已用于A(yíng)380飛機翼壁板等。在A(yíng)l-Li合金方面，俄羅斯開(kāi)發(fā)了1460合金，美國開(kāi)發(fā)了Weldlite系列合金和2097、2197、2195鋁鋰合金。美國肯聯(lián)鋁業(yè)公司開(kāi)發(fā)了低密度、高韌性和高損傷容限性能的2050和2198合金（Al-Cu-Li-Mg-Ag）。2010年，美國肯聯(lián)鋁業(yè)公司為Al-Cu-Li系合金注冊了Airware商標。目前空天領(lǐng)域對鋁合金材料的需求主要集中在高強度的2XXX和7XXX系合金，以及密度較低的鋁鋰合金。
（二）國內鋁合金材料發(fā)展及研究現狀
“十三五”以來(lái)，我國鋁材生產(chǎn)能力和技術(shù)水平取得了巨大進(jìn)步，2019年鋁材產(chǎn)量達到5.252×107t，居世界首位。我國自主研發(fā)了LC4、LC9、LY12、2A12、2A16、7A04、7B04、7A50、7B50等系列鋁合金，建立了第一代、第二代、第三代鋁合金材料加工技術(shù)體系。近年來(lái)，我國自行研制的新型高強韌鑄造鋁合金、第三代鋁鋰合金、高性能鋁合金型材的性能均達到國際先進(jìn)水平。在《變形鋁及鋁合金化學(xué)成分》（GB/T3190—2020）中，近10年我國共增加了29個(gè)國產(chǎn)鋁合金牌號。其中北京工業(yè)大學(xué)在國際上率先掌握了含鉺彌散強化鋁合金的制備和加工技術(shù)，研發(fā)的含鉺5E83鋁合金冷軋板、5E06鋁合金熱軋板、熱擠壓壁板等5個(gè)合金牌號列入國家標準，在國防及汽車(chē)等領(lǐng)域獲得重要應用，部分品種替代了進(jìn)口產(chǎn)品。
針對高性能鋁合金型材的擠壓成形工藝與裝備，中車(chē)聯(lián)合高校開(kāi)發(fā)出了鋁合金精煉、凈化、錠坯均勻化等技術(shù)，研制出了大型擠壓模具和設備，使鋁合金型材的開(kāi)發(fā)周期縮短了25%，成本降低15%，成品率提高到62%。東北大學(xué)和大連交通大學(xué)分別開(kāi)發(fā)了液態(tài)金屬、半固態(tài)金屬與固態(tài)金屬的連續擠壓短流程加工技術(shù)，實(shí)現了產(chǎn)業(yè)化，在該技術(shù)領(lǐng)域達到國際先進(jìn)或領(lǐng)先水平。山東南山鋁業(yè)股份有限公司順利進(jìn)入波音公司的全球供應商名錄。中國忠旺控股有限公司先后收購了德國烏納鋁業(yè)股份有限公司和以澳大利亞為生產(chǎn)基地的全鋁超級游艇制造商SilverYachtsLtd.的控股權。中鋁東北輕合金有限責任公司、西南鋁業(yè)（集團）有限責任公司、西北鋁業(yè)有限責任公司提供的由關(guān)鍵鋁合金材料制造的大批先進(jìn)武器亮相、點(diǎn)兵沙場(chǎng)。此外，東北大學(xué)、上海交通大學(xué)、中鋁材料應用研究院有限公司、吉林大學(xué)等在高強高導變形鋁合金、汽車(chē)用鋁合金和鑄造鋁合金方面達到國際先進(jìn)或領(lǐng)先水平。目前，具有我國知識產(chǎn)權的部分鋁合金材料已經(jīng)應用于汽車(chē)、船舶、空天等領(lǐng)域。
在汽車(chē)領(lǐng)域，我國的鋁合金汽車(chē)板已初具規?；a(chǎn)能力，但成熟產(chǎn)品僅限6016與5182牌號，其他牌號仍未具備批量供貨能力。近年來(lái)，中國鋁業(yè)集團有限公司在汽車(chē)輕量化領(lǐng)域取得了一定的成果，開(kāi)發(fā)了汽車(chē)用6016、6014、5182、5754合金，并在吉利汽車(chē)、海馬汽車(chē)制造中實(shí)現小批量應用。
在船舶領(lǐng)域，我國近些年來(lái)開(kāi)發(fā)的可以商業(yè)化應用的船用鋁合金板材/型材為5083、6061、6082鋁合金，隨著(zhù)國家深藍戰略的實(shí)施，中國已開(kāi)始建造自己的郵輪、“海上牧場(chǎng)”、鉆井平臺、發(fā)電站、直升機平臺，招商局集團有限公司的第一艘極地號郵輪已交付使用。船體其他部位以及符合我國海洋與河流環(huán)境的鋁合金材料開(kāi)發(fā)仍存在大量空白，尚需多領(lǐng)域、多學(xué)科交叉合作。
在空天領(lǐng)域，中國鋁業(yè)集團有限公司下屬的鋁加工企業(yè)、北京航空材料研究院、有研科技集團有限公司和中南大學(xué)等開(kāi)發(fā)了超高強鋁合金、高純高損傷容限鋁合金、鋁鋰合金和稀土鋁合金等，并以此為基礎開(kāi)發(fā)了2124-T351、2024-T851、2024HDT板材，7050/2124超寬超厚板，7B50-T7751厚板，7A55-T7751厚板，2A97鋁鋰合金薄板及型材，2297鋁鋰合金厚板等產(chǎn)品，實(shí)現了多種產(chǎn)品的國產(chǎn)化。開(kāi)發(fā)出高強高韌低淬火敏感性7A85鍛件，實(shí)現批量應用，填補了國內空白。西南鋁業(yè)（集團）有限責任公司研制出的10m整體環(huán)件，連續刷新了鋁合金整體環(huán)件的世界記錄。
三、我國鋁合金材料領(lǐng)域存在的問(wèn)題
值得注意的是，雖然我國鋁合金材料在產(chǎn)業(yè)規模與技術(shù)水平上成績(jì)斐然，但是我國現代工業(yè)體系建設起步晚、底子薄，追趕發(fā)達國家難度較大，相當部分關(guān)鍵基礎材料、核心零部件仍不能自給。我國在未來(lái)較長(cháng)一段時(shí)期內都是關(guān)鍵基礎材料的需求大國，對此類(lèi)材料數量和種類(lèi)的需求將持續增加。而高端材料在產(chǎn)業(yè)體系中所占比例不高，原始創(chuàng )新偏少、基礎共性關(guān)鍵技術(shù)和精深加工技術(shù)研發(fā)不足。美國鋁業(yè)公司有3萬(wàn)項專(zhuān)利，與之相對的是中國企業(yè)原創(chuàng )性專(zhuān)利少，幾百個(gè)常用牌號，中國自己研發(fā)的卻很少，同時(shí)產(chǎn)品質(zhì)量的一致性、均勻性、穩定性不高。大飛機用預拉伸厚板和蒙皮板、乘用車(chē)面板等質(zhì)量穩定性有待提高，部分高端鋁板帶箔材等仍依賴(lài)進(jìn)口。此外，我國鋁合金材料產(chǎn)業(yè)粗放式發(fā)展的問(wèn)題嚴重，產(chǎn)業(yè)規模增長(cháng)雖快，但研制少，“產(chǎn)學(xué)研”一體化的技術(shù)創(chuàng )新力量薄弱，高校與企業(yè)之間無(wú)法發(fā)揮協(xié)同創(chuàng )新優(yōu)勢。所以，逐步推進(jìn)相關(guān)研究和產(chǎn)業(yè)向高質(zhì)量、高創(chuàng )新、高效率發(fā)展十分重要。
在汽車(chē)領(lǐng)域，我國汽車(chē)用鋁合金板材仍面臨三大問(wèn)題：①缺少具有自主知識產(chǎn)權的汽車(chē)用鋁合金，高端汽車(chē)用鋁未實(shí)現系列化，難以滿(mǎn)足汽車(chē)公司的個(gè)性化需求；②汽車(chē)板應用技術(shù)研發(fā)平臺建設不足，在先進(jìn)成形、異種材料連接、低成本與環(huán)保的零部件制造與表面處理方面都需加強研究；③需加強鋁合金型材在新能源汽車(chē)上的應用，建立相應技術(shù)創(chuàng )新平臺，開(kāi)發(fā)車(chē)身結構、電驅系統、電池托盤(pán)、副車(chē)架、表面處理等相關(guān)產(chǎn)品。
在船舶領(lǐng)域，我國船舶用鋁合金仍存在兩方面的技術(shù)瓶頸：一是船舶用鋁合金的開(kāi)發(fā)種類(lèi)偏少，合金綜合性能、質(zhì)量穩定性低于國外同牌號板材；二是鋁合金材料的船舶應用技術(shù)，主要體現在焊接技術(shù)上。我國在攪拌摩擦焊和激光焊方面與國外仍有差距，限制了船舶用鋁合金的發(fā)展。
在空天領(lǐng)域，我國在空天鋁合金的研發(fā)和應用方面與發(fā)達國家仍有明顯差距。我國對新合金的開(kāi)發(fā)處于仿制階段，研制的合金品種較少；對合金化基礎理論研究較少。我國航空材料產(chǎn)品的質(zhì)量穩定性、成本與進(jìn)口材料還存在一定差距。
四、各系鋁合金材料的市場(chǎng)需求及發(fā)展趨勢
鋁合金的市場(chǎng)需求往往決定了鋁合金制品的種類(lèi)、產(chǎn)量及性能特征。由于鋁合金種類(lèi)繁多，國內外發(fā)展過(guò)程及現狀也不盡相同，且一部分鋁合金會(huì )交叉應用于汽車(chē)、船舶及航空航天領(lǐng)域，所以該部分以鋁合金系來(lái)進(jìn)行分類(lèi)闡述。
（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(chē)及兵器工業(yè)等領(lǐng)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(kāi)發(fā)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(cháng)壽命、高可靠、低成本方向發(fā)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(kāi)發(fā)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(shí)現裝機應用。我們迫切需要開(kāi)展高損傷容限2XXX系鋁合金的開(kāi)發(fā)工作，未來(lái)，復合微合金化將是Al-Cu-Mg系高強鋁合金一個(gè)重要發(fā)展方向。
（二）4XXX系鋁合金
目前我國汽車(chē)活塞主要使用共晶和亞共晶Al-Si合金，但是隨著(zhù)對發(fā)動(dòng)機性能要求的不斷提高，難以滿(mǎn)足性能要求。過(guò)共晶Al-Si合金密度低，線(xiàn)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(chǎn)過(guò)共晶Al-Si合金活塞，并應用于載重汽車(chē)和轎車(chē)，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(chǎn)過(guò)共晶Al-Si合金活塞的廠(chǎng)家很少，大部分依賴(lài)進(jìn)口。另外，汽車(chē)渦輪增壓鋁合金材料與國外也存在較大差距，高性能汽車(chē)渦輪增壓鋁合金材料主要依賴(lài)日本等國家。因此，開(kāi)發(fā)高性能活塞、渦輪增壓葉輪關(guān)鍵汽車(chē)鋁合金材料勢在必行。
（三）5XXX系鋁合金
Al-Mg合金特別是高M(jìn)g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(lái)空天、高速列車(chē)、海洋等領(lǐng)域極具競爭力的材料。目前，空天、列車(chē)、海洋等應用的Al-Mg合金板材、型材以及焊絲主要依靠進(jìn)口，高端焊絲市場(chǎng)基本上被美國ALCOA所壟斷，ER5183、ER5356合金主要依靠進(jìn)口，進(jìn)口量約占其銷(xiāo)量的70%，艦艇用Al-Mg合金主要依賴(lài)于俄羅斯。高M(jìn)g含量的合金常規鑄錠中枝晶發(fā)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(wèn)題，如性能低、表觀(guān)質(zhì)量差、工序長(cháng)、質(zhì)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(shí)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(kāi)發(fā)高性能Al-Mg合金亞快速凝固連續流變擠壓和軋制技術(shù)，有望解決高品質(zhì)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(chē)、電子等領(lǐng)域的關(guān)鍵材料。從20世紀80年代起，歐美、日本等發(fā)達國家和地區研發(fā)了車(chē)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(chē)車(chē)身板、擠壓材、鍛件等生產(chǎn)和應用體系。我國6XXX系鋁合金車(chē)身板和鍛件的產(chǎn)業(yè)化研發(fā)剛剛起步，存在明顯差距。我國工業(yè)和信息化部提出重點(diǎn)發(fā)展的車(chē)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(cháng)率A50≥25%，r值≥0.60，60d停放屈服強度Rp0.2≤140N/mm2，烤漆硬化屈服強度增量≥80N/mm2。針對不同需求，開(kāi)發(fā)6XXX系鋁合金的設計、制備及加工技術(shù)成為發(fā)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(gè)系列，是國際上公認的航空主干材料。最近，國外開(kāi)發(fā)了7055合金（Al-8Zn-2.05Mg-2.3Cu-0.16Zr），其在T77511狀態(tài)下屈服應力超過(guò)了620MPa，用于波音777飛機，減重635kg。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(shù)，某些產(chǎn)品完全依靠進(jìn)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(zhì)量較差，室溫成形性能較低，開(kāi)發(fā)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(lái)航空材料中發(fā)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(diǎn)，取代常規鋁合金后，質(zhì)量可減輕10%~20%，剛度提高15%~20%。美國ALCOA公司在21世紀初啟動(dòng)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%?？下?lián)鋁業(yè)公司開(kāi)發(fā)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(yè)公司提供。國內僅能生產(chǎn)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？650mm以下圓錠。航空高端應用領(lǐng)域厚度60mm以上、寬1500mm以上的扁錠（2B16），以及直徑1500mm以上鑄錠（2B16）尚未實(shí)現工業(yè)生產(chǎn)。因此開(kāi)展新型鋁鋰合金設計、超大規格鑄錠制備和深加工技術(shù)具有重要意義。
（七）耐熱鋁合金
耐熱鋁合金通過(guò)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(chē)、軌道交通等領(lǐng)域的關(guān)鍵基礎材料。傳統的耐熱鋁合金有：2519、2618、2219、2D70等。隨著(zhù)空天和汽車(chē)工業(yè)的迅速發(fā)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(cháng)期使用溫度均在150℃以下，開(kāi)發(fā)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(yōu)異性能，成為繼Al-Li合金后新一代空天、艦船等的輕質(zhì)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(xué)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(zhù)的減量效果，也是汽車(chē)與軌道車(chē)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-Mg-Sc、Al-Zn-Mg-Cu-Sc、Al-Cu-Mg-Sc系合金，鈧含量為0.18%~0.5%。為了推動(dòng)鋁鈧合金在空天、汽車(chē)上的應用，我國工業(yè)和信息化部已將含鈧的鋁合金作為優(yōu)先發(fā)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(chǎn)線(xiàn)，為鋁鈧合金發(fā)展奠定了基礎。
（九）500MPa級汽車(chē)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(kāi)發(fā)相結合，是解決高強鋁合金汽車(chē)零件成形的有效手段。以7XXX系合金為重點(diǎn)，積極探索2XXX合金，開(kāi)發(fā)500MPa級熱沖壓用鋁合金材料，用以制造復雜形狀的汽車(chē)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(zhì)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(zhì)船體之間焊接用的鋁–鋼復合過(guò)渡接頭為取代傳統鉚接工藝提供了解決方案。本田公司開(kāi)發(fā)出了鋼和鋁的接合技術(shù)，將在全球應用于量產(chǎn)車(chē)骨架。目前，國內所用的鋁–鋼復合接頭主要是從國外進(jìn)口，價(jià)格高達4×105CNY/t。隨著(zhù)未來(lái)艦船大型化，對過(guò)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(kāi)發(fā)高性能的鋁–鋼接頭。
汽車(chē)散熱器用鋁合金復合材料：鋁合金復合箔、帶、板是制造汽車(chē)空調器、散熱器、干手器等釬焊式熱交換器的關(guān)鍵材料。復合材料是由2~3種合金經(jīng)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(yōu)點(diǎn)，已在飛機、列車(chē)、船舶中使用。市場(chǎng)現有產(chǎn)品除航空專(zhuān)用的進(jìn)口材料為焊接產(chǎn)品外，一般均為膠黏產(chǎn)品，在濕度大、振動(dòng)強、溫度高等環(huán)境下，面板容易脫膠。開(kāi)發(fā)輕質(zhì)、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(fā)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(kāi)發(fā)出高強度、可時(shí)效強化、耐蝕、可釬焊的蜂窩材料。近五年我國的蜂窩鋁材產(chǎn)量一直保持平均22%的增長(cháng)速度。2012年我國僅建筑市場(chǎng)的膠黏蜂窩鋁產(chǎn)品的市場(chǎng)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7×107m2，前景十分廣闊。
五、我國鋁合金材料中長(cháng)期發(fā)展目標
結合我國實(shí)際情況與我國鋁合金領(lǐng)域所遇瓶頸，提出以下中期發(fā)展目標：到2030年，高性能鋁合金材料達到國際先進(jìn)水平，部分達到國際領(lǐng)先水平，材料綜合力學(xué)和工藝性能滿(mǎn)足現代制造業(yè)指標要求，實(shí)現空天飛行器、新能源汽車(chē)、軌道交通和廂式貨車(chē)等領(lǐng)域的大規模應用，第五代鋁合金國產(chǎn)化率達到80%以上，空天用輕合金產(chǎn)量和應用達到2×105t/a，交通運輸用輕合金產(chǎn)量達到3×105t/a。
長(cháng)期發(fā)展目標：到2035年，鋁合金材料達到國際領(lǐng)先水平，實(shí)現絕大部分鋁合金材料的自給和輸出，領(lǐng)導全球鋁合金產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。第五代鋁合金全面國產(chǎn)化，研制成功第六代鋁合金，空天輕合金產(chǎn)量和應用達到3×105t/a，交通運輸用輕合金達到4×106t/a。
六、我國鋁合金材料發(fā)展對策
圍繞上述鋁合金材料的問(wèn)題、發(fā)展趨勢和發(fā)展目標，著(zhù)力提高自主創(chuàng )新能力，建立產(chǎn)業(yè)鏈上下游優(yōu)勢互補、密切合作機制，縮短周期，形成持續創(chuàng )新能力，實(shí)現我國從材料大國向材料強國的戰略轉變，仍需在以下方面不懈努力。
（一）加強研發(fā)體系建設，完善發(fā)展環(huán)境
圍繞國家重大工程建設需求，加強“產(chǎn)學(xué)研用”協(xié)同創(chuàng )新，開(kāi)展“產(chǎn)學(xué)研用”合作機制、利益分配、產(chǎn)權保護、誠信體系、保障政策等課題研究，解決目前“產(chǎn)學(xué)研用”間的壁壘，建立科學(xué)有效的創(chuàng )新機制。同時(shí)，加快制定鋁合金材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展指導目錄和投資導向意見(jiàn)，完善產(chǎn)業(yè)鏈、創(chuàng )新鏈、資金鏈。發(fā)揮市場(chǎng)的資源配置作用，科學(xué)引導，理性投資，協(xié)調國家對重點(diǎn)基礎材料行業(yè)的聚焦支持，幫助高性能鋁合金材料中小企業(yè)健康成長(cháng)，營(yíng)造具有國際競爭力的產(chǎn)業(yè)生態(tài)環(huán)境。
（二）優(yōu)化結構，促進(jìn)提質(zhì)增效和協(xié)同發(fā)展
推進(jìn)產(chǎn)能置換和淘汰落后產(chǎn)能。積極擴大應用領(lǐng)域和應用水平，提升高性能鋁合金產(chǎn)品質(zhì)量的穩定性，降低生產(chǎn)成本，增強產(chǎn)業(yè)支撐能力。推動(dòng)優(yōu)勢高端鋁材企業(yè)與高端裝備制造企業(yè)建立供應鏈協(xié)作關(guān)系。通過(guò)“產(chǎn)學(xué)研”合作，優(yōu)化品種結構，促進(jìn)產(chǎn)品融入全球高端制造業(yè)供應鏈，建立綜合評價(jià)體系，提高國際競爭力。
（三）加強配套政策支持
加強知識產(chǎn)權保護，加大財政、金融、稅收等政策對高性能鋁材的扶持力度，完善風(fēng)險投資運行、避險和退出機制，形成鼓勵使用國產(chǎn)高性能鋁材的健康體系。加大深加工鋁產(chǎn)品的政策扶持力度，落實(shí)高新技術(shù)企業(yè)稅收優(yōu)惠政策等，促進(jìn)鋁合金的應用發(fā)展。
（四）推進(jìn)人才隊伍建設
實(shí)施創(chuàng )新人才發(fā)展戰略，加強中青年創(chuàng )新人才和團隊培養，鼓勵企業(yè)“產(chǎn)學(xué)研用”結合，采取柔性引進(jìn)等靈活政策，建立國家鋁產(chǎn)業(yè)創(chuàng )新中心，培養自主創(chuàng )新人才隊伍，培養一批學(xué)科、專(zhuān)業(yè)技術(shù)帶頭人，有效提高人才要素在產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng )新中的活躍度和推動(dòng)作用，提升自主創(chuàng )新能力，實(shí)現鋁產(chǎn)業(yè)轉型升級。
（五）促進(jìn)智能制造和“互聯(lián)網(wǎng)+”融合
提升企業(yè)研發(fā)、生產(chǎn)和服務(wù)的智能化水平，建立以大數據為基礎的工藝模型化、控制智能化的數字化工藝體系。試點(diǎn)示范工廠(chǎng)，提高產(chǎn)品性能穩定性和質(zhì)量一致性。鼓勵企業(yè)模式創(chuàng )新，促進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”與企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)全過(guò)程融合，推廣個(gè)性化定制、柔性化制造，滿(mǎn)足多樣化、多層次需求。
（六）加強國際合作，尤其是“一帶一路”國際合作
積極落實(shí)“一帶一路”合作，提升裝備、產(chǎn)品、技術(shù)、標準、服務(wù)的全產(chǎn)業(yè)鏈國際化經(jīng)營(yíng)能力。按照《國務(wù)院關(guān)于推進(jìn)國際產(chǎn)能和裝備制造合作的指導意見(jiàn)》，充分發(fā)揮技術(shù)、裝備和人才優(yōu)勢，綜合考慮資源、能源、政治、法律、市場(chǎng)等因素，鼓勵有實(shí)力的企業(yè)在資源豐富的地區投資建廠(chǎng)，同時(shí)積極學(xué)習國外企業(yè)先進(jìn)的技術(shù)和管理經(jīng)驗，不斷優(yōu)化產(chǎn)品與裝備，提升國際競爭力。
