在航空制造发展的过程中，材料的更新换代呈现出高速的更迭变换，材料和飞机一直在相互推动下不断发展。“一代材料，一代飞机”正是世界航空发展史的一个真实写照。而新材料是航空技术的重要基础，是传统产业升级换代和高新技术产业发展的先导，成为航空工业发展中最具活力和发展潜力的领域。就钛合金等航空新材料的发展应用情况，记者日前专访了中国科学院院士曹春晓。
　　钛合金用量日益增加
　　记者：材料是飞机制造的基础，没有高端技术制备的新材料，航空工业发展难以达到尖端，随着航空工业的发展和新型号的研制，航空材料的需求与以往相比有哪些变化？
　　曹春晓：随着航空工业发展，要求材料比强度越来越高，性能越来越好。现在复合材料和钛合金在飞机和发动机上的用量越来越多。比如复合材料，上世纪80年代在飞机上使用的还很少，但是这些年发展迅速。最新型的波音787客机复合材料占比已经到了50%，钛合金到了15%，在民用飞机领域打破了历史最高纪录。而之前的波音777客机复合材料用量才10%，钛合金用量才8%，跨度之大超乎想象。
　　复合材料和钛合金这些材料之所以得到大规模的应用发展，主要有两个原因：其一是随着材料研究及应用实践经验的积累，材料的性能和使用可靠性越来越好；其二是随着加工制造技术的发展，材料本身的价格也比以前大为降低。具体来说，过去使用Ti-6AI-4V（TC4）钛合金，现在我们在继续使用的同时，还研发出强度等性能更高的钛合金新品种，经过多年试验，飞机很多部件已开始使用这些新的钛合金。例如，波音777客机同时使用了Ti1023、β21S、Ti153这三种牌号的β型钛合金，这也是这三种牌号钛合金第一次同时在民用飞机上使用。空客A380客机起落架使用的Ti1023钛合金锻件有3.2吨重，4.2米长，是目前世界上最大的钛合金锻件。钛合金所具有的的独特性能，让其应用前景更加广泛。以抗炮击能力为例，由于钛合金的抗炮击能力显著优于复合材料，美国F-22战斗机复合材料的用量由最初的44.7%减至现在的24%，而钛合金用量则提高至41%。军机钛合金的使用量比民机多，也是出于增强战斗力的考虑。此外，另一具有断裂韧性高、疲劳裂纹扩展速率慢等特点的新品种合金——高损伤容限钛合金的出现，也是飞机上的钛合金用量越来越多的重要原因。
　　从另一个角度来说，复合材料与钛合金是“最佳伴侣”，相辅相成，互相促进。复合材料含有碳纤维，应用中与铝合金之间有电位差，而随着时间推移铝合金会被慢慢腐蚀，降低飞机安全性能。因此，与复合材料接触使用的铝合金，就需由钛合金来代替，如复合材料的紧固件等零件。这些年来复合材料应用的大幅增加也会推动钛合金应用的增加。
　　铝合金依然不可或缺
　　记者：钛合金和复合材料在航空中的应用越来越广泛，那么其他材料的发展情况又如何呢？
　　曹春晓：复合材料、钛合金、铝合金、钢和高温合金是飞机及发动机的五大候选材料，它们一直在竞争中互相促进，优势互补，不断发展。虽然，复合材料和钛合金会在比强度、抗腐蚀性能等方面具有优势，但铝合金和钢在工艺性能和经济性能等方面具有优势。高温合金则在航空发动机上占有公认的首要地位。还必须指出的是，铝合金和钢一直在努力发展新的高性能新品种而不断提高其竞争力。
　　因此，目前总的趋势是复合材料和钛合金应用逐渐广泛，但铝合金和钢依然是不可或缺的重要航空材料。目前世界上最大的航空锻件就是铝合金锻件，在空客A380客机机翼上的一根梁，使用牌号为7085的铝合金，锻件长达6米多，重达3.9吨。

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