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新重慶-重慶日報記者 夏元

領跑事跡：

在C919生產(chǎn)制造過程中，中鋁西南鋁承擔了板材、鍛件等10多項關鍵鋁合金材料的研制生產(chǎn)任務，特別是自主研制的“7050鋁合金”打破國外技術壟斷，為國產(chǎn)大飛機翱翔藍天提供了“最強支撐”。

上海往返重慶的航線，每天都有一班C919執(zhí)飛，凡是坐過這款國產(chǎn)大飛機的乘客，都會對其的平穩(wěn)度、舒適性贊不絕口。

國產(chǎn)大飛機的這些特性與機身材料密切相關，好的材料成型性強，讓飛機空間結構設計更加靈活，從而提升乘客的舒適度和貨物的裝載效率。好的材料還更輕，有助于減少燃油消耗，提高飛機續(xù)航能力。

C919機身使用的鋁材中，有50%以上出自中鋁集團西南鋁業(yè)（集團）有限責任公司（以下簡稱中鋁西南鋁），其中以一款名為“7050鋁合金”的產(chǎn)品尤為亮眼，它的強度達500兆帕以上，等同于碳鋼的強度，另外耐腐蝕性、可鍛性強，主要用于飛機的機翼梁、壁板等關鍵承力部件。

然而，研制這款行業(yè)領先的“7050鋁合金”并非易事。近日，記者走進了中鋁西南鋁。

關鍵技術被封鎖

從零起步搞研發(fā)

在中鋁西南鋁生產(chǎn)車間，一塊塊泛銀色光澤的金屬鋁錠十分惹眼。“這些鋁錠在加工后，將成為關鍵的零部件，組成飛機機身。”中鋁集團首席工程師周華說，一架大飛機中，鋁合金零件占比近七成。

材料性能是決定飛機性能的首要因素，要制造商用飛機，必須得實現(xiàn)材料自主可控，其中鋁合金最為關鍵。鋁合金最大特性是質(zhì)量輕，用它制成的飛機結構件可降低飛機重量和油耗。同時，鋁合金還具備強度高、耐腐蝕、可塑性好等特點，因此被廣泛應用于航空領域。

在制造大飛機的鋁合金材料中，“7050鋁合金”最為重要，但“7050鋁合金”具有高強度、高韌度、耐疲勞、耐損傷等特性，其制造技術被稱為鋁合金中的“天花板”。此前，“7050鋁合金”關鍵生產(chǎn)技術一直被西方國家視為核心技術秘密嚴加封鎖，進口價格高昂，還時常被限購。

因此，國產(chǎn)大飛機必須研制自主可控的機身材料。2005年，國產(chǎn)大飛機項目牽頭方中國商飛，將包括“7050鋁合金”在內(nèi)的C919鋁合金材料配套項目交給國內(nèi)部分重點鋁生產(chǎn)企業(yè)進行研發(fā)攻關。由于研發(fā)難度頗大，中國商飛沒有明確項目完成時間，各企業(yè)研發(fā)進程都是“摸著石頭過河”。

接到任務后，中鋁西南鋁一方面與部分高校院所組成“產(chǎn)學研”聯(lián)合攻關團隊，同時在內(nèi)部抽調(diào)熔鑄、壓延、鍛造等多個領域?qū)I(yè)技術人員組成項目團隊。“大家都憋著一股勁，一定要研制出這種先進鋁合金。”周華說。

屢戰(zhàn)屢敗、屢敗屢戰(zhàn)

自建制造技術體系

要觸摸鋁合金中的“天花板”，中鋁西南鋁在“7050鋁合金”自研路上沒少碰壁。

“屢戰(zhàn)屢敗，屢敗屢戰(zhàn)。這是我們自研路上的常態(tài)。”周華介紹，“7050鋁合金”對原材料純凈度和鑄造技術的要求都非常高，當時中鋁西南鋁熔鑄廠的設備及工裝相對全球同行業(yè)有所滯后，大家只能從各種渠道弄來一大堆外文資料“先行消化”。

“啃”完資料，接下來就是上爐試煉，但團隊很快便遇到第一頭“攔路虎”——鑄造開裂。這是鋁合金鍛造進程中的“通病”，通常情況下細微的開裂不會影響鋁合金使用。然而“7050鋁合金”作為航空用材，不允許存在瑕疵。

每次鑄造時，周華和團隊成員們都要守在爐邊，一守就是10多個小時。“每當聽到‘嘭’的一聲，我們心里都一聲嘆息，又開裂了，就像遇到過不了的‘魔咒’。”每報廢一爐材料，就意味著前期研發(fā)心血和資金“打水漂”，大家又心急又心疼，不過試驗還得繼續(xù)進行下去。

在接下來成百上千次試驗中，大家反復倒推、論證、改進，不斷調(diào)整合金配比、改進熔爐溫度……最終第一塊“7050鋁合金”鑄錠在2005年12月成型，標志著我國鋁生產(chǎn)企業(yè)在該領域?qū)崿F(xiàn)“零的突破”。

此后，中鋁西南鋁研發(fā)團隊接連突破了大規(guī)格鑄錠制備、強變形軋制等關鍵技術課題，朝著研制“7050鋁合金”超寬超厚預拉伸板的目標邁進。

民航客機要求絕對安全，因此研發(fā)團隊對“7050鋁合金”進行了上萬個小時的“破壞實驗”。“破壞實驗”不僅是對產(chǎn)品進行重力、壓力、耐力等靜態(tài)測試，還要進行高溫、高原、嚴寒、濺水等多類環(huán)境測試。2008年，中鋁西南鋁終于接連試制出多個厚度標準的“7050鋁合金”厚板。然而，在試制其他厚度標準時，又出現(xiàn)產(chǎn)品疲勞性能、高向拉伸性能不達標等問題。

中鋁西南鋁技術質(zhì)量部負責人王正安介紹，隨后項目團隊圍繞坯料規(guī)格、軋制流程、參數(shù)調(diào)控等多方面進行攻關，終于在2009年形成成熟的工藝方案，試制出合格的“7050鋁合金”超厚板。

這種“屢戰(zhàn)屢敗、屢敗屢戰(zhàn)”的狀態(tài)一直持續(xù)到2015年。中鋁西南鋁接連突破大規(guī)格鑄錠制備、強變形軋制等一系列關鍵技術，研制出國內(nèi)全行業(yè)最大截面的“7050鋁合金”超寬超厚預拉伸板，建立起“7050鋁合金”預拉伸板完整的工業(yè)化制造技術體系，實現(xiàn)全厚度規(guī)格產(chǎn)品的工業(yè)化生產(chǎn)。

打破國外技術壟斷

錘煉出過硬研發(fā)隊伍

2018年4月11日，中國商飛正式向中鋁西南鋁頒發(fā)“7050鋁合金”厚板工程批準證書，標志著“重慶造”的“7050鋁合金”通過適航鑒定，進入C919飛機合格產(chǎn)品目錄，中鋁西南鋁由此成為國內(nèi)首個配套國產(chǎn)大飛機材料供給的鋁企供應商。

“這是對企業(yè)材料研發(fā)和創(chuàng)新能力的最大認可，對于推動航空鋁材國產(chǎn)化進程具有深遠戰(zhàn)略意義。”中鋁西南鋁黨委書記、董事長黎勇說，中鋁西南鋁生產(chǎn)的“7050鋁合金”預拉伸厚板打破國外技術壟斷，促使市場上同類產(chǎn)品進口價格下降一半以上。截至目前，中鋁西南鋁累計為國產(chǎn)大飛機C919提供各類高性能鋁合金材料上千件。

在“7050鋁合金”項目攻關進程中，中鋁西南鋁研發(fā)團隊也磨礪出過硬研發(fā)實力。

赴九天，踏蒼穹。近年我國發(fā)射的“神舟”載人飛船及“長征”運載火箭上，都有“重慶造”關鍵鋁材為它們“壯筋骨、披鎧甲”。“有了‘7050鋁合金’研發(fā)經(jīng)驗，我們對于其他產(chǎn)品研發(fā)充滿信心。”中鋁西南鋁鍛造工程師唐玉婷說。

此前用于“夢天”實驗艙發(fā)射的“長征五號B遙四”運載火箭，其低溫燃料貯箱箱體所用的鋁合金是超大規(guī)格板，不僅構件尺寸大，材料綜合性能和質(zhì)量要求也很高，生產(chǎn)難度很大。對此中鋁西南鋁成立專項研發(fā)團隊，圍繞該合金的熔鑄、軋制及配套熱處理等工藝開展研制。最終，產(chǎn)品質(zhì)量超過同類進口產(chǎn)品并打破國外技術壟斷，確保“長五”大火箭研制生產(chǎn)，為我國空間站實驗艙發(fā)射提供了堅實保障。

通過加快技術創(chuàng)新，中鋁西南鋁在航空航天用高性能鋁合金薄板、厚板等多個產(chǎn)品領域形成領先優(yōu)勢，近年接連取得多個國外航空企業(yè)配套認證資質(zhì)，帶動一大批“重慶造”鋁制產(chǎn)品“走出國門”。

“對標全球先進鋁材料企業(yè)，我們以前是‘跟跑’，現(xiàn)在是‘并跑’，未來要爭取做到‘領跑’。”黎勇說，目前中鋁西南鋁正持續(xù)加強技術研發(fā)，緊盯航空航天用鋁材高強高韌、耐損傷、抗疲勞等新發(fā)展方向，開展更高強度、更高韌性、更高耐蝕性的第三代航空用鋁合金研制項目。同時，中鋁西南鋁還在探索鋁合金與其他材料的復合應用，在新能源汽車、軌道交通等多個領域，充分發(fā)揮鋁合金的輕質(zhì)、高強、耐腐蝕等特點優(yōu)勢，進一步拓展新的應用領域。