“飛機發動機材料如果不采用鈦及其他合金元素材料制造的話，飛兩個小時就必須返回地面；而采用鈦及其他合金元素新材料生產的發動機，可以飛20多個小時。”4月中旬，在西北有色金屬研究院產品陳列室，一名多年從事航空新材料研究的科技人員通過一個個事例，向中國冶金報、中國鋼鐵新聞網記者介紹著材料在人類歷史發展過程中，特別是在航空、航天領域的重要作用。

    航空航天技術發展迫切需要高檔次材料

    “一代材料，一代飛機”，材料是航空、航天技術發展的重要基礎，是傳統產業升級換代和高新技術產業發展的先導。沒有高端技術制造的新材料，我國航空航天工業發展就難以達到尖端，難以快速趕超世界先進水平，就會永遠受制于人。

    陜西省是我國航空、航天工業重要研發、制造基地之一，近年來，在各類飛機、航天器研發過程中取得過重大突破，因此，對航空、航天產業發展新材料的應用方面有著深刻的體會。專家表示，目前，我國與世界先進國家相比，第三代航空用熱強鈦合金、高強鋁合金、超高強度結構鋼、不銹鋼、單晶粉末高溫合金等，相差15年~20年。專家還認為，我國在航空航天領域材料方面存在材料牌號多、亂且重復；低水平材料多，高水平材料少；仿制國外材料多，自主創新研制材料少；用途單一材料多，一材多用材料少；研制材料成果多，工程化應用少等問題。這些問題都嚴重制約我國航空航天產業的快速高水平發展。

    據介紹，目前，我國已有航空材料牌號2000多個，居世界之首。高溫合金材料近100個，幾乎占全世界航空用高溫合金牌號總和，但這些材料牌號存在嚴重的重復仿制。材料的大量重復，耗費了大量的人力、資金，影響了航空材料的自主創新發展，以及改進、改型和應用研究。例如，主要用于制造齒輪的滲透鋼，重復仿制7個牌號；主要用于制造軸承類零件的結構鋼，重復仿制5個牌號；主要用于壓氣機葉片、盤的馬氏體不銹鋼，重復仿制6個。

    還有專家認為，當前，一些國內的鋼材材料實物質量低于國際水平，主要表現在：不同爐次的材料，成分與性能雖然符合材料標準，但材料的一致性、均勻性和穩定性差；有的材料研發起點低，基礎薄弱，經歷曲折，材料選用、研制及采購沒有規范的程序，沒有建立體系；有的材料性能和數據存在少、缺、散狀況，不利于正確使用，給航空產品的結構設計分析體系、壽命預測及可靠性評估造成極大困難……這些問題，也一直制約著我國航空產業的發展。

    高性能、高品質鋼材不可或缺

    航空航天工業材料屬于“十三五”規劃中戰略性新材料產業的組成部分，市場空間很大。目前，我國航空航天制造業的發展路徑已逐漸清晰，國產戰機已步入全面代際更替階段，與其配套的國產發動機全面量產，從而替代進口發動機……這些變革將使我國航空制造業步入擴張領域，航天航空用金屬新材料迎來發展的黃金時代。

    有關資料顯示，到2030年，中國民航、軍用飛機需求分別約2800架、2200架，機隊規模約5500架、6000架，其中大型客機將達2000架。屆時，中國將成為僅次于美國的全球第二大航空市場，未來航材實現國產替代將成為大勢所趨。而航空材料國產化替代進口，有望帶動龐大材料產業鏈條技術突破和下游應用推廣。

    專家認為，盡管碳纖維、石墨烯、鈦合金、稀土等新材料在航空、航天領域被大量采用，但高性能、高品質鋼材仍是航空、航天制造不可或缺的重要材料，如高強度結構鋼等高疲勞性能、高耐磨馬氏體時效鋼，高精度、高表面質量、高疲勞壽命彈簧鋼，超高強度螺栓和彈簧用鋼，高使用應力懸架彈簧鋼，高腐蝕疲勞強度彈簧用鋼，高使用應力發動機氣門彈簧用鋼，高溫滲碳型齒輪、軸類件用鋼，飛機關鍵承力構件需要的超高強度鋼，等等。這些都需要鋼鐵企業的有關產品盡快上檔升級，達到國際先進水平，以滿足國內航空航天市場需要。

    據介紹，目前，低合金超高強度鋼300M是典型的飛機起落架用鋼；低合金超高強度鋼D6AC是典型的固體火箭發動機殼體材料；超高強度AF1410鋼因其高強度、高斷裂韌性，以及優良的焊接和切削、成型性能而備受青睞；超高強度鋼30CrMnSiNi2A以其綜合性能優良、經熱處理后獲得的高強度、良好的塑性和韌性、良好的抗疲勞性能和斷裂韌性、低的疲勞裂紋擴展速率，因而在航空工業中占有重要地位。

    專家建議，鋼鐵新興材料的發展、產品的升級上檔、新產品的研發等都為鋼鐵企業提供了新機遇，因此，開展鋼鐵新材料研發、工業生產的力度應該加大。在發展鋼鐵新材料方面，鋼鐵企業應通過創新，盡快改變鋼鐵生產工藝，改善組織結構，以提高鋼的純凈度，從而研發生產出具有特種優異性能的鋼材品種。

    關于航空航天用特殊鋼材研發的重點，專家認為，目前集中在以下方面：軸承鋼疲勞壽命的可靠性，如何在特殊環境下達到長壽命和耐熱、耐蝕性能等要求；研發出能滿足航空、宇航特殊使用要求的高純凈度鋼材、超低氧含量等準高溫軸承鋼及高速無噪音軸承鋼，馬氏體不銹鋼、軸承鋼，高清潔度、高溫軸承鋼，高耐磨馬氏體時效鋼等高精度、高表面質量、高疲勞壽命彈簧鋼，超高強度螺栓和彈簧用鋼等高使用應力懸架彈簧鋼，以及高腐蝕疲勞強度彈簧等。

    鋼企該如何抓住航空航天產業發展機遇？

    專家認為，我國航空航天產業快速發展，對鋼鐵企業提出了新的要求。鋼鐵企業在落實“十三五”規劃中，應以“高端引領、協同創新、智能制造、品牌拓展、服務增值”為轉型升級的重點，通過產業共生，加強各產業集群之間的聯動，圍繞高端化關鍵產品和差異化特殊品質進行攻關，以網絡化、智能化、數字化、信息化、綠色化的理念，以及機器人、感知系統、智能儀表等技術，發揮產學研用相結合的創新機制的作用，實現產業組織基礎上合理布局，促進高端化、高品質鋼材相對集中發展，實現產業價值鏈從低端向高端躍升，滿足航空航天產業發展的要求。

    專家建議，鋼企可從以下三方面開始著手：

    一是要以高效、低成本潔凈鋼生產系統技術為支撐，進行二次精煉（包括吹氬）工藝和裝備的適用性研究，大力推進智能化真空精煉裝備和技術優化，特別是高效RH（真空循環脫氣裝置）精煉技術的升級研究，大力推進連鑄工序的高效恒速技術優化研究，全面提高產品性能和實物質量。同時，要加快標準升級，努力發展新一代數字化和智能化控軋控冷技術、先進熱處理技術、變截面軋制技術、溫度梯度軋制技術、高精度軋制技術、高性能交直交軋機主傳動技術、多功能柔性超高強鋼冷軋板連續退火生產技術、三輥軋機/高精度棒線材定減徑機組技術、直接軋制技術、低溫增塑軋制技術、無頭與半無頭軋制技術以及長材綠色制造技術。此外，還要進一步研發高效率、高界面強度、特殊用途的復合材料產品及其制造技術。

    二是關注面向全流程質量穩定控制的綜合生產技術，包括鋼水精煉的精準控制、連鑄坯料質量控制技術、全流程板形及表面質量控制技術、精準熱處理技術、基于智能建模及數據挖掘的產品質量優化及決策支持、微觀組織性能在線閉環控制、生產異常檢測及故障診斷等技術。

    三是以信息化、智能化的現代鋼鐵制造技術為支撐，以大型裝備的智能化嵌入式軟件開發與應用為突破口，以關鍵檢測、檢驗技術裝備及數據采集分析系統為基礎，采用物聯網和云技術的鋼鐵生產信息化技術、鋼鐵生產復雜流程智能化自動控制系統、大數據技術的鋼鐵行業大數據庫平臺系統，以保證研發、生產出的特殊鋼材，能夠滿足我國航空航天產業的的快速發展要求。

更多關于材料方面、材料腐蝕控制、材料科普等方面的國內外最新動態，我們網站會不斷更新。希望大家一直關注中國腐蝕與防護網http://www.ecorr.org

責任編輯：劉洋

《中國腐蝕與防護網電子期刊》征訂啟事

投稿聯系：編輯部
電話：010-62313558-806
郵箱：fsfhzy666@163.com
中國腐蝕與防護網官方 QQ群：140808414