2016年11月3日20時43分，中國最大推力新一代運載火箭長征五號從中國海南島文昌航發(fā)射場轟然發(fā)射升天，約30分后進入預定軌道，長征五號運載火箭首次發(fā)射任務圓滿成功。這一聲劃破長空的驚天巨響震驚了整個地球，標志著中國跨過了航天強國門檻，進入了世界航天強國俱樂部。
    長征五號火箭是個貨真價實的大塊頭，是個名副其實的“胖五”，起飛質(zhì)量約870t，配12顆“大心臟”——發(fā)動機，起飛推力約10.56MN（1078t力）；低軌道（近軌道）運載能力25t，高（地球同步轉(zhuǎn)移）軌道運載能力14t級，越過了國際上大型運載火箭近地軌道運載能力20t，高軌道的10t的“鴻溝”，可與美國的宇宙神五、德爾塔4、歐洲的阿里安等世界主力大型火箭比翼齊飛，完成了脫胎換骨的升級換代。
    長征五號的“大”還體現(xiàn)在它的外觀上，它的直徑比現(xiàn)役火箭的大50%，它的芯級直徑達5m，外圍的4個助推器直徑3.35m，分別比中國現(xiàn)役火箭的大49.3%及49.0%。
    長五火箭“身高”約57m，比20層樓還高一點點，但比長征二號下運載火箭卻矮一些。因而長五火箭可容納多得多的推進劑。芯級火箭推進劑為-253℃的液氫與-183℃的液氧，助推器的推進劑為液氧與煤油，這在中國運載火箭發(fā)展歷程中是首次，由于液氫、液氧的溫度很低，所以有人把長五火箭又稱之為“冰箭”，有十幾萬個零部件。
    燃料箱體鋁合金造
    長征五號火箭的起飛質(zhì)量870t，其中液氫（-253℃）與液氧（-183℃）的質(zhì)量占90%，即這兩種燃料的質(zhì)量達783t。據(jù)報道，長征五號火箭的研制歷時10載，突破了以12項重大關鍵技術(shù)為代表的247項關鍵技術(shù)，其中有多項是關于鋁合金材料的。在關鍵技術(shù)中，新技術(shù)比例幾乎占100%，核心技術(shù)全部擁有自主知識產(chǎn)權(quán)，實現(xiàn)了長征火箭的升級換代，使中國一躍進入航天強國，也為中國成為鋁加工強國邁出了堅實的一大步。
    長征五號火箭各大部件是用什么材料制造的未見媒體報道，但是可以肯定的是，在結(jié)構(gòu)材料中鋁合金肯定是主流，因為芯級火箭巨大的液氫液氧貯箱，4個助推器的液氧、煤油貯箱都應是用鋁合金做的，只有鋁合金才能在這種極為嚴峻的條件下工作：一是它們的密度小，輕巧，為鋼密度的30%左右；低溫性能極佳，沒有低溫脆性，鋁合金的強度與延展性均隨著溫度的降低而同步上升，成為一類絕好的低溫結(jié)構(gòu)材料，成為很難替代的航空航天材料；可加工與可形成性能好，可焊接性能好，尤其是摩擦攪拌焊（FSW）性能，美國大型火箭低溫燃料鋁合金貯箱就是摩擦攪拌焊的。
    2219鋁合金是絕佳的
    低溫燃料貯箱材料
    長征五號大型火箭的液氫（-253℃）與液氧（-183℃）貯箱是用什么鋁合金焊接的，連接固定鍛環(huán)是用什么鋁合金環(huán)鍛的，未見媒體報道，但是國外發(fā)射大型火箭用的液氫、液氧貯箱不管是美國的，還是日本與歐洲的，都是用2219型鋁合金厚板（>6mm~≤10mm）焊的，板材應該是中國鋁業(yè)公司所屬的工廠生產(chǎn)的，它們有生產(chǎn)航空鋁材60年的技術(shù)與經(jīng)驗，并通過了航空航天部門的認證。
    看看2219型合金的真面目
    2019合金是美國鋁業(yè)公司（Alcoa）為航空航天工業(yè)研發(fā)的一種高強度、高韌性的高溫耐熱合金，1954年在美國鋁業(yè)協(xié)會公司注冊，2008年中國將2219與2519合金納入國家標準GB/T3190，自此，2219及2519合金不但是美國合金，也是中國的標準合金，它們的標定化學成分見表1，除含Ti、V外，還都含0.10%~0.25%Zr。
    2219型合金屬Al-Cu-Mn系，還含有少量的Ti、V、Zr，成分相當復雜，因而合金有良好的高低溫性能，Ti、V、Zr的加入可形成Al3Ti、Al3Zr、Al5V化合物，具有細化晶粒、提高再結(jié)晶溫度和耐熱性的作用。這類合金是20世紀50年代初期開始問世，可加工成各種各樣的半成品，用于制造在200℃~300℃與在超低溫下工作的零部件。
    在Al-Cu-Mn系合金中，Cu與Mn是主要的合金化元素，Cu與Al形成化合物Al2Cu，是主要強化相，2519合金含0.05%~0.40%Mg，因其量太少，不會形成化合物，全部固溶，稍有固溶強化作用，Ti、Zr、V的化合物呈彌散質(zhì)點分布于基體中，也有一些彌散強化作用。
    Mn是保證合金耐熱性的主要元素，Ti、Zr、V也有一定的作用。Mn在鋁中的擴散系數(shù)小，能降低Cu在Al中的擴散，不但使α（Al）固溶體的分解傾向減少，而且還降低了Al2Cu在高溫下的聚集傾向。Mn的含量不宜>0.4%，否則可形成T相（Al12CuMn2），對合金耐熱性不利。加入少量Mn，一方面因形成Al6Mn對合金耐熱性有利，另一方面可降低焊縫形成裂紋傾向。
    Mg降低2219、2319、2419合金的可焊性，其含量應不大于0.02%，但2519合金卻含有0.05%~0.40%Mg，是為了提高其室溫強度，有利于改善它在150℃~250℃的耐熱性能。
    雜質(zhì)Zn加快Cu在鋁中的擴散，對合金的性能不利。Fe會與銅形成三元化合物Al7Cu2Fe，降低α（Al）中的銅含量，使合金的強度下降，應嚴加控制。Si降低合金的高溫（300℃）持久強度，屬有害雜質(zhì)。
    熱處理特性
    2219型合金的顯著特點是：高的熱強性，優(yōu)秀的低溫性能，可在-270℃~300℃長期使用，使用溫度跨度之大，居鋁合金之冠；擠壓材料沒有擠壓效應。這類合金幾乎沒有自然時效效果，卻有顯著的人工時效能力。在人工時效狀態(tài)T6，既有高的強度，又有優(yōu)秀的耐熱性與可焊性。
    此類合金的固溶處理溫度520℃~535℃，人工時效規(guī)范160℃~170℃/（10~16）h。在固溶處理時，在合金中進行兩個相反的過程：一是α（Al）+Al2Cu二元共晶及三元共晶α（Al）+Al2Cu+T（Al12CuMn2）固溶于α（Al）中，二是從α（Al）中析出含Mn相T（Al12CuMn2），呈點狀彌散地分布于α（Al）基地中。淬火后獲得的α（Al）是過飽和的，在人工時效時析出Al2Cu和T相，使合金強化。
    在高溫下，不但T相本身的顯微硬度比Al2Cu的高，而且在高溫長期負荷下其軟化的百分數(shù)也比Al2Cu的少，T相還能顯著提高合金的高溫持久硬度。T相在高溫下比Al2Cu穩(wěn)定得多，不易聚集。
    良好的低溫性能
    在鋁合金中，2219型合金的低溫性能久負盛譽，液氫、液氧貯箱非它莫屬。2219-T62合金25℃時的抗拉強度Rm=400N/mm2，而-195℃時的為505N/mm2，提高了26.25%，25℃時的伸長率A=12%，-195℃時的卻上升到16%，提高了33.33%，隨著溫度的降低，強度與溫度同步升高，非常難能可貴，見表2。
    2219合金的典型性能
    2219合金薄板（厚度≤6mm）上都包覆了一層薄薄的7072合金（Cu0.10，Mn0.10，（Si+Fe）0.70，Zn0.80~1.3，Mg0.10，其他雜質(zhì)每個0.05、總計0.15，其余為Al），以提高其抗腐蝕性能。
    典型用途：洲際火箭與航天器火箭的焊接氧化劑箱與燃料箱，超聲速飛機骨架與結(jié)構(gòu)件。應用溫度-270℃~300℃。斷裂韌性高，T8材料有限高的抗應力腐蝕開裂能力。各種狀態(tài)材料的典型拉伸性能見表3。
    循環(huán)次數(shù)5×108的R.R.摩爾試驗的疲勞強度103N/mm2。物理性能：20℃時密度2840kg/m3，液相線溫度643℃，低熔點共晶體開始熔化溫度543℃，線膨脹系數(shù)：-50℃~20℃時20.8μm/（m·k），20℃~100℃時22.5μm/（m·k），20℃~200℃時23.4μm/（m·k），20℃~300℃時24.4μm/（m·k）；體脹系數(shù)6.5×10-5m3/（m3·k）；20℃時比熱容864J/（kg·k）；熱導率：O狀態(tài)材料的170w/（m·k），T31及T37狀態(tài)的116w/（m·k），T62、T81、T87狀態(tài)的130w/（m·k）。
    電導率：20℃時的等體積電率，O狀態(tài)的44%IACS，T31、T37、T351狀態(tài)的28%IACS，T62、T81、T87、T851狀態(tài)的30%IACS。電阻率：20℃時，O狀態(tài)的39nΩ·m，T31、T37、T351狀態(tài)的62nΩ·m，T62、T81、T87、T851狀態(tài)的57nΩ·m。各種材料的電阻溫度系數(shù)20℃時均為0.1nΩ·m/k。在25℃時的含53g NaCl及3g H2O2水溶液中對0.1N甘汞電極的電位：T31、T37、T351狀態(tài)材料的-0.64V、T62、T81、T87、T851狀態(tài)的-80V。