2018年12月26日，為進(jìn)一步做好重點(diǎn)新材料首批次應(yīng)用保險補(bǔ)償試點(diǎn)工作，工信部發(fā)布了《重點(diǎn)新材料首批次應(yīng)用示范指導(dǎo)目錄（2018年版）》的通告。通告表示，該目錄自發(fā)布之日起實(shí)施，原《重點(diǎn)新材料首批次應(yīng)用示范指導(dǎo)目錄（2017年版）》（工信部原（2017）（68號）同時廢止。

列入示范目錄的8種鋁材是：7050合金大規(guī)格預(yù)拉伸厚板、7B50合金大規(guī)模預(yù)拉伸板、含Sc鋁合金加工材、航空支撐骨架用型材、耐損傷鋁合金預(yù)拉伸板、高性能車用鋁合金薄板、Al-Si-Sc焊絲、鋁-鋰合金焊絲。
此外，在目錄中還收錄了2種鎂材、8種鈦材、2種銅材，多種有色金屬復(fù)合材料、高溫合金及有色金屬新材料。
7050合金
7050合金是一種美國合金，1971年在美國鋁業(yè)協(xié)會公司注冊，注冊成分（質(zhì)量%）：0.12Si、0.15Fe、2.0Cu~2.6Cu、0.10Mn、1.9Mg~2.6Mg、0.04Cr、5.7Zn~6.7Zn、0.06Ti、0.08Zr~0.15Zr，其他雜質(zhì)單個0.05、總計(jì)0.15，其余為Al。它是一種第三代Al-Zn-Mg-Cu系合金，中國標(biāo)準(zhǔn)GB/T 3190已將此合金納入，所以它既是一種廣為應(yīng)用的國際合金，也是一種納入中國國家標(biāo)準(zhǔn)的合金。

7050合金是一種Al-Zn-Mg-Cu系的高強(qiáng)度可熱處理強(qiáng)化的變形鋁合金，又稱超硬鋁，可生產(chǎn)厚板、型材、鍛件和線材等，不用于軋制薄板。與第一個該系合金7075的成分比較，增加了鋅、銅含量，增大了鋅鎂比，并用鋯取代鉻作為晶粒細(xì)化劑，增加了鋅、銅含量，增大了鋅鎂比，并用鋯取代鉻作為晶粒細(xì)化劑，而大大減少了鐵、硅含量。由于這些成分的改進(jìn)以及采用過時效處理，使7050合金在保持較高強(qiáng)度水平下，具有韌性好、疲勞強(qiáng)度高與淬火敏感性低特點(diǎn)。
成分的優(yōu)化與組織
7050合金是在鋁-鋅-鎂系合金的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。要提高合金的強(qiáng)度，只有提高鋅和鎂的濃度，但Zn+Mg的含量≥（8~9）%以后，強(qiáng)度雖然可以提高到600N/mm2以上，而塑性和抗應(yīng)力腐蝕性能卻強(qiáng)烈下降，失去了使用價值。后來發(fā)現(xiàn)銅能有效改善高濃度鋁-鋅-鎂合金的塑性和抗蝕性，特別是鉻能顯著提高抗應(yīng)力腐蝕性能以后，鋁-鋅-鎂-銅系合金才得到發(fā)展，也為7050合金的誕生創(chuàng)造了條件。
由Al-Zn-Mg-Cu系相圖可知，工業(yè)用此類合金的主要相組成為α+η（MgZn2)+T(Al2Mg3Zn3)+S(Al2CuMg)，但因Cu含量不同而稍有變化。當(dāng)含（5%~7%）Zn和（1%~3%）Mg時，若Cu>0.7%即會出現(xiàn)S相，Cu>2%還會出現(xiàn)θ相。但超硬鋁的主要強(qiáng)化相是η相。η相在470℃的最大溶解度可達(dá)28%，而室溫時僅4%，所以有極高的時效強(qiáng)化作用。
Al-Zn-Mg-Cu系合金的時效過程與Al-Zn-Mg合金的一樣，也是：GB區(qū)→η'→η→T相，但在100℃~160℃時效，只發(fā)生η相的沉淀過程，只有當(dāng)Ta（時效溫度）>270℃后才能出現(xiàn)η→T的沉淀過程。這是因?yàn)閆n的擴(kuò)散系數(shù)比Mg的高，低溫時效只能發(fā)生富Zn相MgZn2的沉淀過程，高溫時效才能發(fā)生富Mg相T的沉淀過程。

超硬鋁的含Cu>0.7%后，在125℃~150℃時效，可以認(rèn)為是在Al-Zn-Mg系沉淀過程（GP區(qū)→η'→η→T）的基礎(chǔ)上，又出現(xiàn)了Al-Cu-Mg系的沉淀過程（GP區(qū)→S'→S）。
超硬鋁的顯微組織隨著溫度的升高而向更高的時效階段發(fā)展，即GBP（晶界沉淀相）和MPT（基體沉淀相）變粗，PFZ（晶間無沉淀帶）變寬。這種過時效組織對抗應(yīng)力腐蝕和斷裂韌性有利，但卻使強(qiáng)度性能降低15%~20%。
Mn、Cr、Zr、Ti對超硬鋁的影響與對Al-Zn-Mg合金一樣，也是為了改善加工塑性和抗蝕性。Zn+Mg含量≥9%的合金，在淬火和時效后有嚴(yán)重的沿晶脆性斷裂現(xiàn)象，伸長率很低。加入上述微量元素后，由于形成了不易被位錯切割的化合物AlMgMn、Al（FeMn）Si、Al12Cr2Mg、Al20Cu2Mn、Al3Zr，并且改變了GB區(qū)、η'和η相的性質(zhì)、尺寸和分布狀態(tài)，因而改變了位錯的運(yùn)動方式，位錯分布也均勻，不會在晶界形成應(yīng)力高度集中點(diǎn)，結(jié)果改善了塑性和SCR。Mn和Cr能增加超硬鋁的淬火敏感性，Cr的影響比Mn的還大，必須用高的淬火冷卻速度才能保證時效后強(qiáng)度，但厚板和大型鍛件即使采用高速淬火也淬不透，而且會產(chǎn)生嚴(yán)重的變形。因此，7050合金不含Mn和Cr，而且微量Zr（0.08%~0.25%）作為再結(jié)晶抑制劑，可在熱水中淬火，不僅能降低淬火應(yīng)力，而且大截面的厚板和鍛件能獲得高的強(qiáng)度，因?yàn)閆r能形成微細(xì)的不溶解質(zhì)點(diǎn)Al3Zr，對淬火敏感性影響，Mn和Cr則不同，能同主要元素形成粗大的Al12CrMg2、Al26Cu2Mn化合物，不僅降低了Cu和Mg在α固溶體中的過飽和度，而且在淬火冷卻過程中或時效初期還能沿這些質(zhì)點(diǎn)析出粗大的η'或η相，使合金強(qiáng)度大幅降低。
7050合金是一種高純度合金，≤0.12%Si、≤0.15%Fe、≤0.10%Mn、Fe和Si不僅對強(qiáng)度和抗蝕性有害，還能同Mn和Cu形成有害于平面應(yīng)變斷裂韌度KIC的夾雜相Al7Cu2Fe、Al17Cu2（FeMn）2、Al6（FeMn）和Al（FeMn）等，這就保證了7050合金有高的塑性和平面應(yīng)變斷裂韌度、強(qiáng)度，而且有低的淬火敏感性，成為一種綜合性能最佳的航空航天厚板與鍛件鋁合金。

熱處理與物理化學(xué)性能
7050合金鍛件的固溶處理溫度468℃~474℃，在54℃~66℃溫水中淬火（按Q/6SZ925）；厚板固溶處理溫度471℃~482℃，在室溫涼水中淬火，轉(zhuǎn)移時間≤15S，最好在輥底式爐內(nèi)固溶爐內(nèi)處理，人工時效制度見表1。
厚板在固溶處理后與時效處理前應(yīng)進(jìn)行預(yù)拉伸變形，因是在下一道工序（時效處理）之前進(jìn)行故稱預(yù)拉伸，其永久變形量為1.5%~3%，以消除其中的淬火內(nèi)應(yīng)力。對于自由鍛件（T7452）在固溶處理后時效處理前可進(jìn)行壓縮變形，其永久變形量為1%~3%，以消除內(nèi)應(yīng)力。
淬火內(nèi)應(yīng)力如不消除，在鋸切、銑削加工等機(jī)械加工時，板材會發(fā)生嚴(yán)重變形或甚致斷裂，另外殘余應(yīng)力雖對材料拉伸性能的影響很小，但對應(yīng)力腐蝕開裂、疲勞特性及斷裂韌度有明顯影響。消除或減輕殘余應(yīng)力可用加熱法與機(jī)械法，前者是采用單獨(dú)加熱或與熱處理同時進(jìn)行如退火等，后者為拉伸、壓縮、噴丸等。這些方法都得到了應(yīng)用。
對7075、7050合金厚板用拉伸消除殘余應(yīng)力時，永久變形量達(dá)到0.5%，可消除75%~80%的殘余應(yīng)力，再增加拉伸量，殘余應(yīng)力的下降非常緩慢，即使永久變形量達(dá)到3.5%，板中仍保留著約4.5%的殘余應(yīng)力，故拉伸變形量定為1%~3%，實(shí)際生產(chǎn)中的永久拉伸變形量大都在2%左右。中國供應(yīng)的7050合金半成品的狀態(tài)與規(guī)格見表2。
7050合金可用傳統(tǒng)的鋁合金熔煉與鑄造設(shè)備，但熔煉時不要混入雜質(zhì)，因?yàn)樗募兌认喈?dāng)高。它的熔化溫度為488℃~630℃，鑄造溫度700℃~730℃，鑄錠尺寸較小時鑄造溫度可適當(dāng)降低。25℃時7050-T7651合金的熱導(dǎo)率154W/（m·℃），7050-T74、-T7452、-T7451合金的157W/（m·℃）；在100℃時7050合金的比熱容963J/（kg·C）。
7050合金的密度2.82g/cm3；室溫時的電阻率40.9nΩ·m；7050-T7651材料的電導(dǎo)率≥21.5Ms/m，-T74、-T7452、-T7451材料的≥22.0Ms/m；7050合金無磁性。
7050合金有良好的抗氧化性能，但抗一般腐蝕的性能還不如7075合金的，不過卻具有相當(dāng)強(qiáng)的抗剝落腐蝕和應(yīng)力腐蝕性能，C形試樣的應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)結(jié)果見表3。

力學(xué)性能
技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的7050合金力學(xué)性能見表3~4，材料的斷裂韌性見表5~6，其他力學(xué)性能可查閱有關(guān)手冊。
7050-T74合金厚50mm~60mm的模鍛件S-L方向試樣的應(yīng)力腐蝕斷裂韌度為22.2（N/mm2）·√m，疲勞裂紋擴(kuò)張速率（da/dt）為3.68×10-8m·/s。

組織結(jié)構(gòu)、工藝性能與應(yīng)用
7050合金基本相組成為α-Al和MgZn2，次要的相為Al3Zr、Al7Cu2Fe、Mg2Si和Al13CuMg4等。Al3Zr呈彌散球形狀，一般以亞穩(wěn)態(tài)形式存在，具有體心立方晶格，只有長時間高溫退火，才會形成穩(wěn)態(tài)的密集六方晶格。
7050合金的形成性能與7075合金的差不多，成形工藝、加熱溫度與時間均大體相當(dāng)，開鍛溫度不宜大于420℃，否則會產(chǎn)生熱脆，錘鍛時更應(yīng)注意，終鍛溫度應(yīng)≥280℃。7050合金的可焊性不佳，不宜熔焊，可進(jìn)行電阻焊，當(dāng)然摩擦攪拌焊（FSW）最佳。鍛件固溶處理時，為了避免淬火變形和降低殘余應(yīng)力，最好盡可能地采用較緩慢的冷卻速度，如淬火水溫可控制在54℃~66℃，板材應(yīng)在輥底式爐內(nèi)淬火，中國擁有全世界最多的先進(jìn)輥底式固溶處理爐，可處理板材的最大厚度可達(dá)250mm，全國有7家軋制廠擁有這種處理爐。
7075合金的表面處理與其他7XXX系合金的相同。有良好的可切削加工性能與磨削性能，為防止鍛件切削溫度過高引起變形，切削區(qū)溫度應(yīng)<100℃，切削速度應(yīng)≤550r/min，冷卻液應(yīng)多些。

   7050合金的不同狀態(tài)分別適用于不同使用條件的受力構(gòu)件：T76狀態(tài)材料用于要求抗剝落腐蝕、高強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)件；T74材料適用于高強(qiáng)度、抗應(yīng)力腐蝕結(jié)構(gòu)件，特別是厚大截面結(jié)構(gòu)件；T73線材主要用于高強(qiáng)度、抗腐蝕的鉚釘。

   7050合金在中國有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的支線客機(jī)ARJ21與大飛機(jī)C919上的結(jié)構(gòu)中獲得了較多的應(yīng)用，但是制造原型機(jī)用的材料則是進(jìn)口的。ARJ21客機(jī)的下列零件用的是7050合金（表7），C919大飛機(jī)上7050合金零部件見表8。

7050合金有兩種變型的合金：7050A與7150，前者是法國合金，1996年在美國鋁業(yè)協(xié)會公司注冊，后者是美國鋁業(yè)公司研發(fā)的，1978年注冊。7050合金及7150合金在航空器制造中有著廣泛應(yīng)用，7050A合金的應(yīng)用范圍不廣，僅在歐洲生產(chǎn)的一些航空器上有所應(yīng)用。7150合金的雜質(zhì)含量與7050合金的完全相同，僅合金元素含量稍有變動，例如7150合金的鋅含量比7050合金大0.2個百分點(diǎn)，Mg的含量則大0.1個百分點(diǎn)，Cu的含量則低0.1個百分點(diǎn)；與7050合金相比，7050A合金的雜質(zhì)Mn更低，必須≤0.04%，Cu及Zr的含量均下降了。7050合金的發(fā)展歷程及在高強(qiáng)韌合金中的位置見圖1。
7050合金與7150合金分別于1971年及1978年注冊，中國于1996年才將7050合金納入GB/T3190-1996中，大致比美國鋁業(yè)公司對此合金晚了25a，當(dāng)時對此合金的研究與半成品生產(chǎn)仍處于“跟跑”階段。
中國對7050型高強(qiáng)高韌預(yù)拉伸厚板的研制與生產(chǎn)起步較晚，但是至2018年已完全自主解決此問題，西南鋁業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司可以商業(yè)化批量生產(chǎn)各種厚度預(yù)拉伸板，可充分滿足制造各型民機(jī)與軍機(jī)的需要。7050合金是一種典型的第三代7XXX系高強(qiáng)韌變形鋁合金，其預(yù)拉伸厚板廣泛應(yīng)用于軍、民飛機(jī)機(jī)翼梁、肋、機(jī)身框、壁板等關(guān)鍵受力結(jié)構(gòu)件制造。
十多年前中國尚未掌握此合金半成品的全部生產(chǎn)技術(shù)，導(dǎo)致ARJ21及C919飛機(jī)所需的750合金材料不得不從美國鋁業(yè)公司進(jìn)口，2007年在中國型號工程的支持下，西南鋁業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司、北京有色金屬研究總院、北京航空材料研究院、中南大學(xué)等組成產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，拉開了對7050合金預(yù)拉伸厚板制備技術(shù)的全面系統(tǒng)研究序幕。
經(jīng)過近10年的艱難研發(fā)和專項(xiàng)攻關(guān)，突破了一系列關(guān)鍵技術(shù)，打通了多項(xiàng)瓶頸，掌握了全厚度范圍的7050合金預(yù)拉伸厚板從成分配制至成品包裝交貨全流程技術(shù)，形成了品質(zhì)穩(wěn)定的工業(yè)化批量生產(chǎn)工藝，并在中國航空航天領(lǐng)域多個重點(diǎn)型號工程上實(shí)現(xiàn)了規(guī)?；瘧?yīng)用，全面打破了某些國家與企業(yè)對中國關(guān)鍵制造技術(shù)封鎖，也使中國相關(guān)制造技術(shù)水平躋身國際先進(jìn)水平。
2018年5月，7050合金預(yù)拉伸厚板通過中國民用航空適航審定中心適航鑒定，順利進(jìn)入中國商飛公司供應(yīng)商目錄，成為中國國產(chǎn)大飛機(jī)當(dāng)下唯一鋁合金材料供應(yīng)商，無疑對中國大飛機(jī)的發(fā)展將起一定的推動作用。

（7XXX系合金）

圖1  7XXX系合金的發(fā)展
（a）7XXX系航空航天合金的發(fā)展進(jìn)程示意圖（見圖中FORG-鍛件，PLATE-厚板，CXT-擠壓材，SHEET-薄板，SCC-應(yīng)力腐蝕開裂）；
（b）4英寸厚板比屈服強(qiáng)度提高進(jìn)程（為避免失真，單位與坐標(biāo)未予換算。）
結(jié)語
一代新鋁材從研發(fā)到成熟應(yīng)用是一個相當(dāng)長的過程，肯聯(lián)鋁業(yè)公司為空客公司（Air Bus）研發(fā)A380寬體遠(yuǎn)程客機(jī)Airware族鋁-鋰合金先后花了約6.5a時間，中國為大飛機(jī)研發(fā)7050合金耗時近10a。材料是國家制造業(yè)的基礎(chǔ)，沒有米下鍋，哪有飯吃。新材料研發(fā)水平及產(chǎn)業(yè)化規(guī)模是衡量一個國家科學(xué)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)實(shí)力的風(fēng)向標(biāo)，對發(fā)展高新技術(shù)、改造和提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)、加強(qiáng)綜合國力和國防實(shí)力等方面均起著極其重要的作用。然而，與發(fā)達(dá)國家相比，中國新材料產(chǎn)業(yè)還有很大差距，起步晚、底子薄，整體實(shí)力還相當(dāng)薄弱。
2017年中國新材料產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)3.1萬億元，但是創(chuàng)新能力和競爭實(shí)力與國際先進(jìn)相比還有不小差距。有關(guān)部委對130多種關(guān)鍵材料的調(diào)研表明：有32%還是空白，52%靠進(jìn)口；95%的高端專用芯片、>70%的智能終端處理器及80%以上的存儲芯片依靠進(jìn)口；美國等對中國實(shí)行的“咬喉”項(xiàng)中，>50%屬于新材料范疇。
中國目前在研發(fā)與制造的大飛機(jī)、航空發(fā)動機(jī)、艦船等都面臨核心零部件急需突破材料及其加工工藝難題。同時，新材料的推廣應(yīng)用與困難重重，成為新材料技術(shù)創(chuàng)新成果產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵瓶頸；另外，中國新材料產(chǎn)業(yè)存在著嚴(yán)重的低水平重復(fù)建設(shè)問題，原始創(chuàng)新能力不足，投資分散，產(chǎn)業(yè)鏈尚不夠完整，應(yīng)該做到創(chuàng)新與應(yīng)用并重。
當(dāng)前，江蘇省產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院在材料領(lǐng)域依托國家級研發(fā)平臺建成了6個研究所，與地方政府及創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)共同建立了8家研究所，涉及先進(jìn)金屬材料、高溫合金、碳纖維、石墨烯及復(fù)合材料等，這是一個很好的嘗試。