本标准的制定主要针对航空工业用2XXX及7XXX铝合金铸锭产品,目的在于通过标准的引领作用,提升我国航空工业的高速发展,同时也可带动高端制造业用2XXX及7XXX铝合金铸锭产品的良好应用,满足国家“军民融合”大政方针政策落到实处,以军带民,军民通用,全面提高我国航空、航天及装备制造业的综合实力。
在经济全球化的背景下,在中国制造2025和一带一路战略部署指导下,中国民用航空制造业的发展越来越迅速,同时对航空用铝合金材料提出了更高的要求。纵观航空材料发展历史,航空材料经历了静强度需求阶段、抗腐蚀性能需求阶段到目前的高强高韧、高腐蚀性能综合性能需求阶段。航空工业对铝合金航空材料的要求越来越严格,综合性能要求越来越高,航空用铸锭的化学成分、氢含量、渣含量、组织均匀性等决定着最终产品的疲劳性能、耐损伤容限及耐腐蚀性能。例如,氢在组织中以氢原子的形式存在,在产品后续变形及热处理过程中,氢原子会聚集形成孔洞,在产品承受载荷时,孔洞会成为疲劳源,从而影响产品最终的疲劳性能,而产品的疲劳性能影响产品加工成部件后在飞机上的服役寿命,历史上因疲劳裂纹导致飞机失事的事件屡见不鲜;渣含量的多少影响组织的探伤效果及产品的断裂韧性及疲劳性能,渣含量一般不溶于铝基体,即与铝基体强度不同,在装机使用过程中最容易成为裂纹源,导致飞机飞行过程中因材料原因出现各种意想不到的问题。因此,航空产品的最终质量80%取决于铸锭的产品质量,必须严格控制航空用铸锭的产品质量。国内生产的航空产品质量同国外相比,仍有一定差距,且没有明确的标准及资料明确航空产品用铸锭的质量要求。
航空工业用铝合金铸锭生产过程中,重点控制除气、除渣及降低碱金属含量,另一方面准确测定及判定其数值更加重要,还有过程的质量一致性控制,保证产品质量稳定提高更是重中之重,因此,本标准详细规定质量控制的方方面面,有利于促进航空用铸锭的规范化生产,有助于①在高端铝合金材料领域形成标准规范,并形成统一的航空用铸锭质量评价体系,促进产品的质量稳定;②打破国外垄断,实现航空产品的批量生产,并促进我国产品的出口;③加快推动铝合金高端铸造这个基础材料工业的转型升级,突破材料性能及成分控制、生产加工及应用等关键技术,提高质量稳定性,降低生产成本,增强我国航空用高强韧铝合金铸锭的国际竞争力,从而提升我国航空用铝材的产品品质,推动我国高端制造业的发展。④具有巨大的经济效益。据了解,国内,截止至2018年11月份,C919已取得国际国内28个用户的800余架订单,ARJ21订单总数528架,且订单量在持续增加。根据中国航空工业集团公司预测,到2025年国内航空运输飞机拥有量将达到3900架,其中大型客机将达2000 架,这将使我国成为仅次于美国的全球第二大航空市场。随着航空器制造进入高速发展时期,航空铝材市场需求将迎来大幅扩容。
本标准的制定是航空材料国产化的需要,也是我国航空材料国际化发展的需要,符合以下几方面国家大政方针政策:1)《中共中央国务院关于开展质量提升行动的指导意见》(中发[2017]24号),第二章全面提升产品、工程和服务质量(六)提升装备制造竞争力中提出,加快提升国产大飞机等中国装备的质量竞争力;2)国家九部委联合下发的《新材料标准领航行动计划(2018-2020)年》的通知,(国质检标联[2018]77号)第二章主要行动 (二)研制新材料“领航”标准 3.高端装备用特种合金中提出研制航空航天用超高强高韧7000系铝合金预拉伸厚板、2000系铝合金板材等标准;(七)提高新材料军民标准通用化水平中提出,加快在新材料领域制定军民通用标准,实现新材料标准军民通用化的水平;3)符合《有色金属工业发展规划(2016-2020)》,第四章主要任务,(一)实施创新驱动力,1.加强技术创新 强化战略导向中提出围绕大飞机、乘用车等高端材料性能及质量提升,管理提升,增添发展新动能的要求。该标准的制定有利于大幅提高我国高端航空用铝合金产品的质量,同时也属于民用航空和军用飞机制造行业通用标准。
国际铝业巨头虽然在高端铝产品市场处于垄断地位,但综观全球的现有标准,还没有航空工业用铝合金铸锭的标准。本标准率先提出在该领域形成我国产品标准,在条件成熟时力争进入国际标准,有利于突破国外垄断,形成我国在国际上的自主知识产权和话语权。