行业标准项目建议书
建议项目名称
(中文)
航空用铝合金铸锭
建议项目名称
(英文)
Aluminium alloys ingot for aviation products
制定或修订
■制定 □修订
被修订标准号
采用程度
□IDT □MOD □NEQ
采标号
国际标准名称
(中文)
国际标准名称
(英文)
采用快速程序
□FTP
快速程序代码
□B □C
ICS分类号
77.150.10
中国标准分类号
H61
牵头单位
山东南山铝业股份有限公司
体系编号
122
参与单位
东北轻合金有限责任公司、西南铝业(集团)有限责任公司、有研工程技术研究院有限公司
完成周期(月)
24
目的、意义
或必要性

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;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;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,但综观全现有标准,还没有航空业用铝合金铸锭的标准。本标准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话语权。

范围和主要
技术内容

本标准适用于航空工业用铝合金铸锭,本标准规定了铝合金铸锭的要求、试验方法、检验规则和标志、包装、运输、贮存及质量证明书与订货单(或合同)内容。

在本标准中对晶粒细化程度、偏析层厚度、碱金属含量、氢含量、渣含量等关键指标明确相应的严格规范。

    本标准首次提出航空工业用铝合金铸锭的原辅材料控制,生产及工艺全过程控制要点,实现过程及工艺全部自动记录,避免人为操作产生波动,实现铸锭质量一致性及稳定生产能力。

国内外情况
简要说明

本标准涉及的铝合金铸锭产品是国内外所有铝合金压力加工的基础产品和物料源头,没有质量稳定、生产工艺成熟的高端硬合金铸锭产品,就没有今天铝合金航空工业产品的蓬勃发展。

国外由于航空产业的发达程度很高,应用的拓展度和广泛性遥遥领先我国,对航空材料所需要的高质量铝合金铸锭生产配套的工艺技术和装备水平非常先进,而国内铝熔铸行业还处于吸收应用及再创新的追赶阶段,目前国内先进的铝合金熔铸装备(熔保炉、熔体在线处理、铸造机、均热炉等)大都从国外引进,国内铝合金熔铸行业在应用国外先进设备时不断进行生产工艺技术和产品质量控制技术的探索研究,工艺技术质量已取得长足进步,铸锭产品质量已达到较高水准和稳定性,已可满足国外客户要求,比如山东南山铝业股份有限公司在2016-2018年通过了美国波音公司的航空材料用2024合金、7075合金、7050合金不同规格铸锭认证,国内首家成为美国波音公司合格供应商。但国内总体铸锭的产品现在的水平以中低端产品为主,国内企业的铸造水平达到本标准里要求的技术水平的很少,高端铸锭的市场仍有待进一步开拓。   

据了解,目前已经的铸锭标准有:国家标准GB/T33912-2017《高纯金属为原料的变形铝及铝合金铸锭》,其主要特点在于化学成分是高纯的,目的是生产一些特殊行业铝及铝合金材料,比如:用于装饰的灯罩、一些光亮的装饰条、溅射靶材用铸锭及导电用铝合金材料等,行业标准YS/T 590-2018《变形铝及铝合金扁铸锭》、YS/T 67-2018《变形铝及铝合金圆铸锭》等共3个标准,其主要特点是普遍通用,比如:扁铸锭为了减少铸锭铣面量会要求平直度高一些,一些做装饰板及普通幕墙版用扁铸锭会尽量采用普通过滤方式,不采用双级过滤,放干的废料减少,成品率会提高标准与之相比,具有如下特点:a)具有极强的专业领域,其中的技术指标只针对高端航空材料特点而定制;b)本申报标准首次明确并建立相应检测方法来评价其均匀化效果,对组织内部组织、晶粒细化程度、偏析层厚度、碱金属含量、氢含量、渣含量等系列关键指标控制做了严格规范,并明确具体检测位置及测试方法要求,这些技术关键点处于国际先进水平,对铸锭质量的要求也高于国外相关标准,有助于增强行业企业核心竞争力

    通过对国外标准库的查阅,没有航空工业用铝合金铸锭的标准,查阅到相关欧盟标准为EN487《轧制用铝合金扁铸锭》,该标准是通用的普通标准,没有针对航空材料铝合金铸锭进行相关的技术要求及规定,只是规定不允许有影响客户使用的缺陷,满足客户的使用要求,这样的标准太通用,太笼统,无法起到国家要求的通过标准引领产品提升,达到国内外先进水平,因此,在编制本标准的编过程中将国内企业研究的相关内容及先进技术指标纳入标准中,但同时要结合国内生产企业的实际情况尽量细化技术要求,使得国内企业想要提高自己产品水平时有法可依,标准可以成为指引企业研发的方向及目标。

备注
 
牵头单位
(签字、盖公章)
月 日
标准化技术组织
(签字、盖公章)
月 日
部委托机构
(签字、盖公章)
月 日
[注1] 填写制定或修订项目中,若选择修订必须填写被修订标准号;
[注2] 选择采用国际标准,必须填写采标号及采用程度;
[注3] 选择采用快速程序,必须填写快速程序代码;
[注4] 体系编号是指在各行业(领域)技术标准体系建设方案中的体系编号。
文件说明
6 航空用铝合金铸锭建议书.doc (34KB)任务书(建议书)