鋁鋰合金是以鋰作為主要合金元素的新型鋁合金，是鋁合金系統中最重要的部分。由于Al—Li系鋁合金具有低密度、高比剛度、高比強度、優良的低溫性能、良好的耐蝕性能和卓越的超塑成型性能，用其取代常規鋁合金，可使構件質量減輕15%，剛度提高15%~20%，在強度相當的情況下，密度降低10％，而彈性模量提高10％。因此Al—Li系鋁合金被認為是航空航天工業中理想的結構材料。

    自1924年第一個含Li的鋁合金Scleron合金（Al-12Zn-3Cu-0.6Mn-0.1Li）誕生于德國以來，Al-Li合金開發已有90余年的歷史了，90余年來，Al-Li合金沖破重重障礙，現已走向了工業生產和應用的階梯，一系列的Al-Li合金已經被應用到了各種飛機和航天設備上了。

    在Al-Li合金研究和實現工業化生產方面，美國和前蘇聯一直是該行業的佼佼者，美國Alcoa公司1958年成功生產出了2020合金（Al-4.5Cu-1.0Li-0.8Mn-0.15Cd）并裝備到了其海軍RA-5C警戒機上。

    而前蘇聯緊隨其后與1961年也研制出了類似的產品，但是前蘇聯在1965年，經過詳細的研究了AL-Mg-Li三元相圖和成分不同的Al-Mg-Li合金性能，由前蘇聯輕合金研究院又成功的研制出了0142D（Al-5Mg-2Li-0.5Mn）合金，該金屬具有中等強度、低密度、出色的焊接性和抗腐蝕能力，并被應用到當時的大量飛機上。

    美國Alcoa公司也不甘示弱于1984年，成功研制出了2090（Al-2.2Li-2.7Cu-0.12Zr）合金，該合金主要應用于應變時效（T8E4）狀態，具有較高強度和中等塑性。

    除了美蘇，當時英國Alcan公司和法國的Pechinery公司在1985年分別，生產出了8090（Al-2.4Li-1.3Cu-1.2Mg-0.12Zr），8091（Al-2.6Li-1.9Cu-0.8Mg-0.12Zr）合金和2091（Al-2.0Li-2.3Cu-1.5Mg-0.12Zr）合金。

    到了1989年美國Martin Marietta 和Reynolds 公司聯合研制出了WeldaliteTM049合金。該合金室溫強度超過680Mpa，即使升高到250℃，仍能保持483Mpa。隨后又在此基礎上成功的開發了2094/2095 /2096/2097/2195/2197及Weldalite-210等一系列改進型合金。同時期的前蘇聯也開始生產1430（Al-1.5~1.9Li-2.3~3.0Mg-1.4~1.8Cu-0.8~1.4Zr）合金和1450（Al-3.0Cu-2.1Li≤0.2Mg-0.12Zr-0.08Ti），這樣前蘇聯Al-Li合金已構成一個完整的體系了。

    目前，國外已有幾十種Al-Li合金達到了工業化生產的水平，經過總結鋁鋰合金的發展情況來看，大體上可分為三代，第一代鋁鋰合金產品的塑韌性水平太低； 第二代鋁鋰合金本身仍存在以下問題：

    ①合金的各向異性問題較普通鋁合金嚴重；

    ②合金的塑韌性水平較低；

    ③熱暴露后會嚴重損失韌性；

    ④大部分合金不可焊， 降低了減重效果， 鉚接時往往表現出較強的缺口效應；

    ⑤強度水平較低， 難以與7000 系超高強鋁合金競爭等。

    而第三代鋁鋰合金的成分及性能都有了明顯的改善。表1 和表2 給出了第三代主要鋁鋰合金產品的成分及性能。

    可見， 在合金成分設計上， 第三代鋁鋰合金降低了L i 含量， 而增加了Cu 含量， 并且往往添加一些新的合金化元素Ag, Mn, Zn 等； 在性能水平上， 第三代鋁鋰合金較以往鋁鋰合金都有了較大幅度的提高， 其中尤以低各向異性鋁鋰合金和高強可焊鋁鋰合金最引人注目。

    目前，我國已基本掌握了航空鋁鋰合金的熔煉技術，如鋁鋰合金大扁錠與鋁鋰合金圓錠的鑄造技術，但在鋁鋰合金基礎研究與合金生產實踐方面，與俄羅斯、美國應存在20~30年的較大差距。這一點從我國的C919用料方面可見一斑。

    C919前機身蒙皮、機頭蒙皮、中機身蒙皮、中后機身蒙皮是用2198-T8鋁-鋰合金厚板與Al-Li-S4-T8鋁-鋰合金厚板制造，這里所說的厚板是指厚度>6mm的板材；前機身長桁、機頭長桁、中機身長桁與地板梁、支柱、座椅導軌是用2196-T8511/2099-T83鋁-鋰合金擠壓材等制造的；中后機身的長桁用的是2196-T8511/2099-T83鋁-鋰合金擠壓材，它的地板梁與支柱的用材料為2099-T83、2196-T8511鋁-鋰合金擠壓材。

    C919用的常用鋁-鋰合金有3種：2196、2198、2099，它們都已在美國鋁業協會公司（AA）注冊，C919機身蒙皮用的板材，長桁、地板梁、支柱等用的擠壓材，座椅導軌等鋁-鋰合金材料與機身等直段用的所有鋁-鋰鋁合金材料是美國鋁業公司（Alcoa）提供的，而且其他一切鋁材也是從美國鋁業公司進口的，板材產于達文波特廠（Davenport Works），擠壓材與鍛件是拉斐特廠（Lafayette Works）加工的。除鋁-鋰合金擠壓材外，其他擠壓鋁材有一部分是美國鋁業公司設在韓國的一個擠壓廠生產的。

    據統計，未來幾十年中國的飛機可能需要上萬架次，這還不包括參加國際競爭，如果中國在Al-Li合金方面還不能獨擋一面，那么將會是一個非常大的損失，現在有獨立鋁-鋰合金工業的國家只有美國、俄國、法國和中國，它們建立了從熔煉-鑄造-加工的完整體系，熔煉-鑄造是生產鋁-鋰合金材料的關鍵工序。

    目前可生產鋁-鋰合金材料的企業有美國鋁業公司的達文波特軋制廠、拉斐特擠壓-鍛造廠、英國的基茨格林軋制廠（kitts Green Works）、俄羅斯的薩馬拉冶金公司（Samara）、意大利的富西拉（Fusina）軋制廠；肯聯鋁業公司的法國伊蘇爾（Issoire）軋制廠；俄羅斯聯合鋁業公司的卡緬斯克冶金公司；中國的西南鋁業（集團）有限責任公司。全世界2015年鋁-鋰合金材料生產能力約200kt/a，其中美國鋁業公司占50%以上。所以，中國的企業可得加把勁了。

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責任編輯：王元

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