中國宜規(guī)劃民機(jī)鋁材發(fā)展路線圖

　　當(dāng)前制造ARJ21-700支線客機(jī)與C919干線大飛機(jī)所需的全部鋁材都是向國外采購的，原因固然很多，然而即使盡量由國內(nèi)優(yōu)先供應(yīng)，恐怕可供應(yīng)的比例也不會大于10%。航空工業(yè)是一個(gè)基礎(chǔ)工業(yè)，一個(gè)強(qiáng)國必須有強(qiáng)大的航空工業(yè)，一代材料，一代飛機(jī)，強(qiáng)大的航空工業(yè)應(yīng)有強(qiáng)大的材料產(chǎn)業(yè)，必須確保材料自給有余。
　　中國當(dāng)前中鋁公司的西南鋁業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司、東北輕合金有限責(zé)任公司、西北鋁加工分公司，山東南山集團(tuán)，忠旺集團(tuán)，南南鋁加工有限公司，兗礦輕合金有限公司，齊星鋁業(yè)有限公司，利源精制有限公司，愛勵(lì)鋁業(yè)（鎮(zhèn)江）有限公司等的裝備都是世界一流的，總體上甚至在美國之上，為生產(chǎn)高品質(zhì)的民機(jī)鋁材奠定了雄厚的物質(zhì)基礎(chǔ)與技術(shù)平臺。
　　1. 中國航空航天鋁材面臨的問題
　　在筆者看來，中國航空航天鋁材產(chǎn)業(yè)面臨的主要問題：
　　創(chuàng)新力量不夠，研發(fā)投入有待增加，研發(fā)人才有待增強(qiáng)，水平有待提高，距“萬眾創(chuàng)新”的目標(biāo)相差甚遠(yuǎn)，才是萬里長征的起步階段。例如在航空用的鋁合金中沒有一個(gè)中國創(chuàng)造與注冊的合金，但在通用工業(yè)用的合金中注冊了3個(gè)：5154C、6043、6027。筆者盼望早日結(jié)束模仿跟跡階段，走上創(chuàng)新坦途。
　　還有一定數(shù)量的航空鋁材不能生產(chǎn)，還有一些雖能生產(chǎn)但量不足，需要進(jìn)口，或因品質(zhì)有問題不能也不敢使用。
　　緊固件如螺釘、螺帽、鉚釘、螺栓等，不但品種多而且數(shù)量大，有鋁合金的、碳鋼的、不銹鋼的、高溫合金的、鈦合金的，僅鋁合金鉚釘在C919上就用了十幾二十萬個(gè)，可是中國還沒有一個(gè)專業(yè)航空鉚釘廠，東北輕合金有限責(zé)任公司與中鋁西北鋁加工分公司雖能生產(chǎn)一些鉚釘線材，但品種不全，數(shù)量也不足，品質(zhì)也有待提高，中國航空器用的緊固件全部為美國鋁業(yè)公司壟斷，它在中國蘇州市建有兩個(gè)獨(dú)資的緊固件廠。
　　有些合金板材還不能生產(chǎn)，如7055合金有些規(guī)格的大扁錠不能有效地鑄造，裂紋廢品率大得驚人，到了不能生產(chǎn)的程度，7055是一種較為新型地航空鋁合金，是美國鋁業(yè)公司研發(fā)的，1991年在美國鋁業(yè)協(xié)會公司注冊，是一種高純（≤0.10%Si、≤0.15%Fe）的而合金元素（Cu、Mg、Zn、Zr）含量又最高（11.46%~13.55%）的，鑄造難度相當(dāng)大。C919上機(jī)翼蒙皮是用7055-T7751合金厚板銑削的，中國還不能生產(chǎn)符合用戶要求的高品質(zhì)板材，但是機(jī)翼上長桁為7055-T76511合金擠壓材中國可以生產(chǎn)，但生產(chǎn)成本高，以致產(chǎn)品無市場競爭力。
　　7050合金是一種Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金，是一種高純度（≤0.12%Si、0.15%Fe）的合金化元素總含量也高（9.68%~12.25%）的超強(qiáng)硬鋁，是C919用的最多的結(jié)構(gòu)合金之一，如前機(jī)身貨艙門框，機(jī)頭前壓力框加強(qiáng)件，前起落架艙壁板，中機(jī)身加強(qiáng)框、龍骨梁緣條、機(jī)翼前后梁，主起落架外鎖鏈桿和側(cè)撐桿，前起落架外筒和上撐桿、防扭臂、鎖連桿等等，都是用7050合金制造的，這種合金材料雖然能加工，但是成品率約比美國鋁業(yè)公司相應(yīng)材料的低約20個(gè)百分點(diǎn)，品質(zhì)也有待全面提高。
　　2024合金也是用得多的合金，我們對這種合金的生產(chǎn)技術(shù)都已掌握，早在1956年東北輕合金有限責(zé)任公司（當(dāng)時(shí)名為哈爾濱鋁加工，代號101廠）在蘇聯(lián)專家?guī)椭戮湍苌a(chǎn)2024-T4合金各種半成品，基本上滿足了1970年以前國防軍工對這種合金材料的需求。
　　C919機(jī)頭前壓力框的加強(qiáng)件、中機(jī)身龍骨梁緣頭是用7150-T77511合金材料制造的，機(jī)翼上蒙皮用材為7055-T7751合金。T77狀態(tài)為一種三級時(shí)效狀態(tài)，簡稱RRT處理（retrogression and reageing treatment）。T77處理于1989年注冊，經(jīng)T77工藝處理的7XXX系合金既有高的強(qiáng)度又有優(yōu)秀的抗應(yīng)力腐蝕開裂性能，達(dá)到了綜合性能的完美結(jié)合，可是中國對其裝備與工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)還沒有完全掌握，仍為美國鋁業(yè)公司壟斷。
　　生產(chǎn)成本過高，缺乏市場競爭力
　　民用客機(jī)對鋁材的要求是：使用期限長，高的可靠性，綜合性能好，成本合理。當(dāng)前，中國生產(chǎn)的2XXX系合金和大部分7XXX系合金材料雖然在性能方面可以趕上美國的，但性能的穩(wěn)定性遠(yuǎn)不如國外，對飛機(jī)的安全造成了一定的隱患。
　　飛機(jī)用材的價(jià)格及零部件的加工費(fèi)用占其總造價(jià)的20%~30%，因此，材料的經(jīng)濟(jì)性是飛機(jī)制造公司采購材料的重要原則之一。據(jù)有關(guān)媒體報(bào)道，中國當(dāng)前生產(chǎn)的民機(jī)鋁材的價(jià)格比美國及德國的貴一倍，復(fù)合材料價(jià)格為國外材料的4倍，鈦材比日本及其他國家的貴40%。按國際慣例，大的制造飛機(jī)企業(yè)用的材料多實(shí)行全球招標(biāo)采購，在同等品質(zhì)與其他條件相同條件下，你的價(jià)格高，哪能中標(biāo)呢？
　　材料性能穩(wěn)定性、可控性
　　中國生產(chǎn)的2XXX系及7XXX系民機(jī)合金材料的性能穩(wěn)定性、可控性遠(yuǎn)不如國外的，更談不上可追朔性了。為了推動(dòng)國產(chǎn)材料的應(yīng)用，中國商飛公司對鋁材生產(chǎn)企業(yè)有如下要求：可識別出材料生產(chǎn)過程中全部控制點(diǎn)，并能確定其控制措施；可驗(yàn)證工藝參數(shù)“窗口”上下限地合理性；對重要原材料實(shí)施延伸的過程控制；生產(chǎn)過程必須有完整的記錄；生產(chǎn)記錄必須真實(shí)可靠。
　　2. 規(guī)劃2025年以前鋁材全部自給發(fā)展路線圖和時(shí)間表
　　2015年10月上旬工信部在上海召開了推動(dòng)航空鋁材完全自主供應(yīng)的會議，這個(gè)會開得好，開得及時(shí)，工信部表示，將制定《國產(chǎn)航空鋁材研發(fā)推廣計(jì)劃》，并實(shí)施有利于擴(kuò)大國產(chǎn)民機(jī)鋁材應(yīng)用的支持政策，推動(dòng)國產(chǎn)民機(jī)鋁材進(jìn)入全球供應(yīng)鏈。為能在此項(xiàng)工作中盡一點(diǎn)微薄的力量，特提出幾點(diǎn)不成熟的建議：
　　盡快出臺可操作性強(qiáng)的民機(jī)鋁材生產(chǎn)供應(yīng)路線圖與時(shí)間表
　　在航空鋁材生產(chǎn)方面我們有近60年的歷史與經(jīng)驗(yàn)，已成為世界最大鋁材生產(chǎn)與消費(fèi)大國，有世界一流的裝備，在大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新的方針指引下，有工信部的統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)與有關(guān)單位，大專院校、科研院所、相關(guān)企業(yè)的參與下，一定能在2025年以前解決民機(jī)制造所需的全部鋁材，但是必先規(guī)劃一個(gè)路線圖與時(shí)間表，各單位與企業(yè)在路線圖的指引下，各司其職，按期完成所擔(dān)當(dāng)?shù)娜蝿?wù)。
　　先解決有無而后全力以赴降低材料生產(chǎn)成本，提高市場競爭力
　　中國當(dāng)前民機(jī)制造所需鋁材的70%以上都可以制造，但還有30%不能生產(chǎn)，還有60%左右產(chǎn)量不足或品質(zhì)不能滿足需求。不能生產(chǎn)的有：一部分鋁-鋰合金、大部分7055合金板材、T77狀態(tài)7XXX系合金板材與擠壓材、緊固件、一部分鉚釘線材。宜優(yōu)先解決這些材料的生產(chǎn)問題。
　　南山集團(tuán)可以建成全球最優(yōu)秀與最大的單一民機(jī)鋁材生產(chǎn)基地
　　山東南山集團(tuán)的企業(yè)全部分布在400km2的范圍內(nèi)，已形成電力-氧化鋁生產(chǎn)-原鋁提取-鋁材加工的完整產(chǎn)業(yè)鏈，為降低制造成本與品質(zhì)控制創(chuàng)造了有利的條件，這在世界上也是獨(dú)一無二的，可以生產(chǎn)平軋、擠壓與鍛壓產(chǎn)品，所有裝備是全新的、頂尖的。如果再增建一些項(xiàng)目，那就完美了，成為一個(gè)一紙訂單解決所有航空鋁材的企業(yè)了，一個(gè)鉚釘線材生產(chǎn)項(xiàng)目，一個(gè)緊固件廠。以后在適當(dāng)時(shí)候再建一個(gè)飛機(jī)零部件深加工，一個(gè)航空廢鋁回收再生廠。一個(gè)這樣的航空鋁材生產(chǎn)綜合性企業(yè)，只要管理得當(dāng)，就是一顆長青的搖錢樹，只要善于“搖”（管理與經(jīng)營），就會總有錢掉下來。
　　當(dāng)下，中國只有東北輕合金有限責(zé)任公司與中鋁西北鋁加工分公司可以生產(chǎn)航空器鉚釘線材，單個(gè)鉚釘?shù)馁|(zhì)量很輕、以克計(jì)，但一架飛機(jī)的用量卻不少，有二三十萬個(gè)或更多，所以再建一個(gè)鉚釘線材特別鋁-鋰合金線材企業(yè)還是不多的。
　　航空航天器緊固件生產(chǎn)企業(yè)中國雖有兩個(gè)，那是外商獨(dú)資企業(yè)，是人家的，一個(gè)大國必須有完整的航空材料體系，因此必須建緊固件廠，打破國外壟斷，但是可以和美國鋁業(yè)公司合資，不過我們應(yīng)當(dāng)控股與經(jīng)營管理。
　　在今后適當(dāng)時(shí)候可建一個(gè)飛機(jī)零部件深加工項(xiàng)目與航空材料加工廢料回收再生項(xiàng)目，建設(shè)這樣的項(xiàng)目有著重要的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益，對建設(shè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)與節(jié)約資源有著重要意義，建設(shè)這樣的項(xiàng)目宜與飛機(jī)制造廠或零部件生產(chǎn)加工企業(yè)合作。飛機(jī)零部件的切削加工廢料甚大，大得驚人，有的材料利用率只有百分之三四，中國有航空器制造企業(yè)為波音公司切削加工過零部件。南山有條件成為世界第二大與效益最佳航空航天鋁材生產(chǎn)企業(yè)，世界最大單一廠。
　　加大研發(fā)投入
　　航空航天材料生產(chǎn)是一個(gè)技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)，一代材料一代飛機(jī)，同事一代新材料的研發(fā)需要三五年的時(shí)間或更長時(shí)間。對研發(fā)費(fèi)要舍得投入，大型綜合性企業(yè)每年的科技投入最好能達(dá)到銷售收入的3.5%或更多一些，同時(shí)應(yīng)長期如此。國家與高等院校應(yīng)多承擔(dān)基礎(chǔ)性研究，研究院所除承擔(dān)企業(yè)委托的項(xiàng)目外，也應(yīng)做些基礎(chǔ)理論研究，企業(yè)的研發(fā)項(xiàng)目當(dāng)然以解決生產(chǎn)中出現(xiàn)的工藝問題為主，但應(yīng)有中長期的新產(chǎn)品研發(fā)項(xiàng)目，有適當(dāng)數(shù)量的技術(shù)儲備。
　　再建常規(guī)航空材料項(xiàng)目宜謹(jǐn)慎
　　當(dāng)前，常規(guī)航空材料生產(chǎn)能力已大大過剩，例如厚板（厚度＞6mm）的生產(chǎn)能力足以滿足全世界飛機(jī)制造業(yè)的需求，擠壓材與鍛件的生產(chǎn)能力更是如此，因此再建企業(yè)與項(xiàng)目宜謹(jǐn)慎。截至到2015年年底中國投產(chǎn)的可以航空級板材企業(yè)有：東北輕合金有限責(zé)任公司，南山輕合金公司，齊星鋁業(yè)有限公司，南南鋁加工有限公司，西南鋁業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，它們都有錕底式固溶處理爐、預(yù)拉伸機(jī)、時(shí)效爐、水浸式超聲探傷線等；可生產(chǎn)航空級擠壓材的主要企業(yè)有：東北輕合金有限公司，忠旺集團(tuán)，南山集團(tuán)、利源精制有限，兗礦輕合金有限公司，南南鋁加工有限公司，中鋁西北鋁加工分公司等。
　　爭取盡快成為飛機(jī)制造公司的鋁材供應(yīng)商
　　現(xiàn)有的航空鋁材生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)盡快獲得有關(guān)組織的認(rèn)證書，成為中國商用飛機(jī)有限責(zé)任公司、波音飛機(jī)公司、空中客車公司、龐巴迪公司、巴西飛機(jī)公司的供應(yīng)商。
　　對T77處理裝備和工藝可聯(lián)合攻關(guān)
　　直到現(xiàn)在我們還沒有有效的掌握工業(yè)化生產(chǎn)某些C919鋁材的工藝與裝備，例如7055合金某些規(guī)格扁錠的DC鑄造、裂紋廢品率特高，圓錠鑄造不是問題，因?yàn)槿垠w凝固時(shí)錠中的應(yīng)力對稱均勻，不易產(chǎn)生裂紋；T77狀態(tài)（7055-T7751、7150-T77511）材料的商業(yè)化生產(chǎn)尚未過關(guān)，有工藝方面問題，也有裝備方面的問題。如果各個(gè)單位都各自進(jìn)行，可能時(shí)間會長一些，資源消耗可能會多些，如果在有關(guān)單位或組織協(xié)調(diào)下聯(lián)合攻關(guān)，肯定會取得更好的效果。
　　建立牢固的可追朔性
　　可追朔性的建立除滿足上述的一些要求外，最好是鋁土礦采自固定的礦床，由不變的生產(chǎn)線提取氧化鋁，再由固定的電解槽系列生產(chǎn)原鋁，再用同一保溫爐與鑄造線供應(yīng)的重溶用原鋁錠。這樣不會混入難以預(yù)料的微量雜質(zhì)元素。高純2XXX系及7XXX系航空航天鋁合金的斷裂韌性、疲勞性能與抗應(yīng)力腐蝕開裂能力對某些雜質(zhì)含量變動(dòng)相當(dāng)敏感。
　　C919下線拉動(dòng)民機(jī)鋁材持續(xù)高速增長
　　C919大飛機(jī)經(jīng)過近7年的研發(fā)，首架機(jī)即適航取證機(jī)于2015年11月2日下線，這是中國航空工業(yè)發(fā)展史上具有里程碑意義的大事，截止到2015年10月底已訂出了517架，其中有十余架“外銷”。中外用戶21家，在中國民航市場打破了波音公司和空客公司的壟斷，今后除寬體大飛機(jī)外，中國民機(jī)市場的單通道干線客機(jī)與支線客機(jī)將逐漸由C919與ARJ21唱主角，這將拉動(dòng)中國航空鋁材需求的持續(xù)上升，據(jù)筆者測算，2016年~2020年的復(fù)合增長率可達(dá)25%，比其他任何產(chǎn)業(yè)的鋁材需求復(fù)合增長率都大。
　　另外，據(jù)波音飛機(jī)公司預(yù)測，2014年~2033年全球航空客運(yùn)量的復(fù)合增長率可達(dá)4.7%，需新增客貨運(yùn)輸機(jī)19000架；約有12400架燃油效率低的客貨運(yùn)輸機(jī)將要退役，由新飛機(jī)取代；全球新增客貨運(yùn)輸機(jī)需求約9300架，按飛機(jī)數(shù)量計(jì)算，占同期新飛機(jī)總數(shù)的30%，也就是說，此期間全世界需新增客貨運(yùn)輸機(jī)31000架，其中亞洲的新增量10850架，占35%。
　　中國航空工業(yè)第一集團(tuán)公司預(yù)測，到2025年國內(nèi)航空運(yùn)輸飛機(jī)擁有量將有3000架，其中大型客機(jī)2000架，從而中國成為全世界第二大民機(jī)市場，目前中國通用航空發(fā)展正處于一個(gè)重要布局期和準(zhǔn)備期。還有人預(yù)測，未來10年中國通用航空市場復(fù)合增長率約30%，即有超1萬億元市場，不過，筆者在此需指出的是，由于基數(shù)太低與ARJ21、C919所用鋁材的國產(chǎn)化率2018年也不過30%，同時(shí)國產(chǎn)化率是一個(gè)暫進(jìn)的過程，即便愛勵(lì)鋁業(yè)（鎮(zhèn)江）有限公司有一些出口，但在2022年進(jìn)口量還可能大于出口量。由于這些原因，筆者的匡算數(shù)據(jù)是，2018年中國民機(jī)制造對鋁材的需求采購（buy）總量25kt，2022年的45kt，2025年的100kt，加上出口的，恐怕也不會超過130kt。但愿筆者的預(yù)測過于保守。即便如此，中國鋁加業(yè)究竟能“搶”到多少訂單還是一個(gè)未知數(shù)，因?yàn)榇笮兔駲C(jī)制造業(yè)對所需求材料實(shí)行的是全球招標(biāo)采購，同時(shí)中國當(dāng)前航空鋁材特別是鋁-鋰合金材料的價(jià)格比國外公司的高得多。
　　中國大飛機(jī)C919下線了，被拖到了商飛公司機(jī)場，將進(jìn)行地面與滑動(dòng)試驗(yàn)、檢測，2016年首飛，隨后進(jìn)入批量生產(chǎn)階段，也許到2018年去哈爾濱消暑，去海南島“貓冬”，去云南旅游，去上海與烏魯木齊出差坐的就是中國制造的干線大飛機(jī)。2030年就可以乘坐完全用國產(chǎn)材料制造的雙層雙通道寬體大飛機(jī)翱翔祖國上空與周游世界，那時(shí)你下機(jī)時(shí)就會深深感覺到作為一個(gè)中國人多么自豪，祖國真?zhèn)ゴ?。（完?/p>