铝是一种高新技术结构材料或功能材料，许多高新技术的问世与发展都有铝或铝合金的参与。航空航天工业是名副其实的高新技术大产业，是发展速度快的产业之一，一般的换代时间为七八年或三四年。自1903年12月17日美国莱特兄弟自制的功率8.8kW的内燃机驱动的“飞行者1号”飞机试飞36.58m以来，飞行器的发展就与铝结下了不解之缘，其内燃机的缸体是用匹兹堡冶金公司（美国铝业公司的前身）生产的含有8%铜与锰的铝合金铸造的。从那时候起铝就在飞行器制造中得到了广泛的应用，即使现行的民用飞机中，铝合金的用量仍占其净质量的70%以上；在先进的军用机中，铝材的应用尽管受到钛合金与复合材料的严峻挑战，但铝制零部件的用量仍占飞机净质量的48%以上。二十世纪五六十年代，人类对飞机的追求是速度；当今，人类需要的“傻瓜式”飞机——交给电脑这种未来飞机的结构材料恐怕也离不开先进的新一代铝材。

　　铝是航空器的主要结构材料

　　中国目前在制造自主研发的ARJ21“翔凤”支线客机与C919全新大型客机原型样机用的铝材全是美国铝业公司提供的，没有用中国的铝材。这并不是因为这些铝材我们不能制造，而是为了认证，为了顺利地取得适航证。不过，也应如实地承认，我们的铝材生产企业还不能提供制造大飞机所需的全部铝材，但是可以提供65%左右，2018年可以提供80%以上，2020年以后可以满足全部需求，这是笔者较为保守的预估。

　　ARJ21支线客机的中文名字为“翔凤”，2008年11月28日首飞成功，它的英文名称“Advanced Regional Jet For the 21st Century”（先进的21世纪喷气支线客机）承载着中国民用客机制造业的希望，从英文的字面意思可以看出，它寄托着国内民用客机制造者的历史使命，是中国梦这颗参天大树上的一叶。支线客机是指100座以下的小型客机。ARJ21支线客机材料铝化率达75%，96%以上的零部件都是用热处理可强化的2xxx系及7xxx系合金制造的，仅有个别零件是用5052合金制造的。

　　中国C919大飞机的命名更是寓意深刻，“C”是China（中国）的字母，也是中国商用飞机有限责任公司英文缩写COMAC的头一个字母，同时还寓意该公司欲与欧洲Airbus（空中客车公司）、美国波音飞机公司（Boeing）在国际大型客机市场上试比高低，形成ABC三足鼎立之势。第一个“9”寓意天长地久，“19”代表中国大型客机大载客量为190座，以后的型号可能命名为“C929”，其中“29”代表这一机型的大载客量为290座。

　　铝材助航天器奔向太空

　　从任何发射航天器的火箭到航天器本身都用了铝，铝合金零部件都是不可或缺的。从1970年4月24日长征一号运载火箭成功地将“东方红一号”卫星送上预定轨道以来，已发展到长征二号、长征三号、长征四号等多种类型与型号。它们的结构多为金属板材和加强件组成的硬壳、半硬壳结构，材料多为比强度比刚度高的2xxx系及7xxx系铝合金，也采用了一部分不锈钢、钛合金和非金属材料，但铝合金占结构材料总质量的70%以上。

　　航天器结构用的铝材大体上与飞机用的铝材相同，载人飞行器的骨架和操纵杆的大多数主要零部件都是用高强度铝合金7075-T73切削加工的，又细又轻又有足够的强度，其他部分如托架、压板折叠装置、防护板、门和蒙皮板、推进器氮气缸等是用成形性能良好的中等强度合金6061-T6制造的。卫星外罩可用2014合金或7075合金制造，如果燃料为液氧与液氢，则其贮槽可用2219合金制造，它们都是常规合金，可用其板材焊接这些零部件，它们的尺寸不很大，制造工艺也不复杂。在航天器发射装置中，大与难加工的是火箭燃料槽的连接环，是用数控碾环成形技术加工的，它的外径为3m~9m。这类大锻环中国都能加工，中国是继美国、俄罗斯之后上第三个能够生产直径超过5m的铝合金锻环的国家。

　　2013年6月11日17时38分，神舟十号载人飞船在酒泉卫星发射中心成功发射，它的运载火箭一、二级推进舱的连接环是西南铝业（集团）有限责任公司生产的。从“神一”到“神十”，东北轻合金有限责任公司与西南铝业（集团）有限责任公司为运载火箭与航天器提供了大量的、超韧、耐腐蚀、抗高温以及超塑性铝合金材料及锻件。

　　中国成功突破了巨形铝合金锻环的成型难关，一石惊天，中国于2014年12月末制成了外径8.7m、内径8.32m、高0.35m的的超级2219铝合金锻环，用作火箭推进舱的连接环，大型锻环除用作推进舱的连接环外，还在风力发电装置、石油化工设备、矿山机械、电站装备、核电装备中有着广泛的应用。这个特大锻环是无锡市民营企业派克重型铸锻有限公司研发的，它成立于2006年，通过了：2008、国家压力管道资质认证，并取得包含DNV、IR、CCS、ABS在内的9家航级社认证。

　　2006年8月4日西南铝业（集团）有限责任公司生产出被誉为“亚洲第一环”的5m级大锻环，2008年国庆前夕又生产出6m级大锻环，填补了国内，对提升中国航天工业配套水平具有重要意义，当下我们可以自豪地说，航天工业所需的连接锻环，不管多大，我们都能顺利生产，并能满足出口，派克重型铸锻有限公司已是西门子公司的认证供应商。

　　继西南铝业（集团）有限责任公司2006年8月4日生产出5m连接环后，同年12月30日从东北轻合金有限责任公司又传来喜讯，它们用自行设计制造具有完全自主知识产权的环轧生产线，生产出了当时国内大的火箭推进舱连接锻环。该环直径5150mm、厚100mm。2004年以前中国只能生产直径3m以下的锻环，为了满足国防及国民经济建设对直径≥5m铝合金锻环的需求，东北轻合金有限责任公司决定自主研发环轧生产线，2005年6月开始设备安装工作，2006年3月环轧生产线安装工作全部结束，2006年6月中国航天局一院的有关与研制“嫦蛾工程”所需的超大直径铝合金锻环进展情况到该公司调研，对该公司的环轧生产线给予高度评价与肯定。生产线于9月12日一次试车成功，轧得直径4m的环件。不仅证明生产线各机台的运转情况良好，达到了设计要求，而且固溶处理炉的大温度偏差只有±2℃，完全可以满足2xxx系、7xxx系合金对淬火温度的要求。

　　“天宫一号”资源舱铝－锂合金建造 减重10%以上

　　2011年9月29日21时25分，中国自主研制的载人飞行器——天宫一号顺利地进入预定轨道，发射圆满成功。天宫一号目标飞行器总长10.4m，重约8.5t，舱体结构大直径3.35m。它的运行高度约370km，在轨道上的运行时间2年，可以与载人飞船进行几次对接。天宫一号为两舱结构，一个是试验舱，另一个为资源舱。前者为密封的，是航天员驻留生活和工作的地方，分为密封段和非密封段。密封段是航天员活动区，而所有的科学试验设备都装于非密封段。

　　天宫一号这个中国的第一个低轨道、长寿命大型载人航天器的设计寿命为2年，总重量8.6t。在资源舱也就是天宫一号的后舱内装有动力系统（含电力的大型太阳能电池板）、推进系统和能源。它的主要任务是为天宫一号的飞行提供能源保障，并控制飞行姿态。资源舱加足燃料后的重量约1.4t。

　　天宫一号电源分系统的全部设备（太阳能电池翼）都在资源舱内，再加上舱内储备的燃料都为飞行器提供运行能量。舱内还有一个极为关键的零件——控制力矩陀螺，用来控制天宫一号的飞行姿态，重约50kg，是用有色金属制的。

　　天宫一号将在轨运行两年，资源舱内不但有太阳能电池、动力系统和推进系统，以及控制力矩陀螺，还加装足够的燃料。因此，减轻舱段结构部分重量。由于常规的高强度2xxx系合金及强度7xxx系合金早已成功应用，所以设计人员想用各项性能与常规结构铝合金的相当，而密度又比它们的小一些的航天铝合金——铝－锂合金，它的一个重要特点是其密度低与弹性模量高。在铝合金中，锂与铍是降低其密度有效的合金元素，锂在铝中的大溶解度为4.2%，向铝中每添加1%锂，可使其密度下降约3%，而其弹性模量则上升约5%。

　　当前上可以生产铝－锂合金的国家与企业是：中国的西南铝业（集团）有限责任公司，美国的美国铝业公司的达文波特厂、力拓－加铝集团的雷文斯伍德铝业公司及法国的伊苏尔铝业公司，英国的基茨格林铝业公司，俄国联合铝业公司的卡缅斯克铝加工厂。中国于上世纪60年代初研制成铝－铜－锂系合金S141，90年代中期西南铝业（集团）有限责任公司从俄罗斯引进铝－锂合金真空熔炼炉及铸造设备，从此中国可批量生产铝－锂合金板材、型材与锻件等。

　　锂是一个化学活性很大的金属元素，因此铝－锂合金在真空炉内熔炼，熔体也在有保护气氛条件下铸造，熔铸是生产铝－锂合金为关键的技术。

　　中国大飞机C919型客机机身等直段部段也是用铝－锂合金制造的，由中航工业洪都公司制造，已于2010年12月上旬顺利下线，所用的铝－锂合金板材由美国铝业公司提供，来自达文波特厂。等直段位于大客机机身前部，是宽度相等的筒状结构部段，全长7.45m、宽4.2m、高4.2m。是中国国内民用飞机上采用铝－锂合金制造的部段。

　　美国航空航天局（NASA）也于2008年选定美国铝业公司为其战神一号载人运载火箭生产铝－锂合金板材，其中仅薄板的订货量就达453.6t，全部用2195铝－锂合金轧制。该合金于1992年定型并在美国铝业协会（AA）注册，是美国铝业公司研发的。由美国铝业公司匹兹堡技术中心生产铸锭，达文波特厂轧制薄板。

　　2012年1月初，西南铝业（集团）有限责任公司试制成功了用于大飞机项目的第三代新型铝－锂合金。在填补国内该产品生产的同时，也为大飞机加速实现国产化奠定了坚实的材料基地。

　　2010年12月2日，国产C919大型客机铝－锂合金机身等直段部件在中航工业洪都公司大飞机部安装厂房顺利下线。等直段位于大客机机前部，是宽度相等的筒状结构部段，长7.45m，宽4.2m，高4.2m。该部段采用铝－锂合金制造在国内民机生产中尚属。