新材料将彻底改变航空金属结构的制造

　　过去的一年，得益于航空工业的强劲增长，世界航空钛合金与碳纤维复合材料市场不断走高。

　　2015年7月，美国铝业（AA）公司在不到9个月的时间内，斥资约43.5亿美元完成对英国福瑞盛、德国TITAL和美国RTI国际金属公司的收购，迅速布局航空钛合金以及3D打印市场。2015年8月，巴菲特宣布将以372亿美元收购精密铸件（PCC）公司，大举进军航空制造业。面对来自资本巨头的竞争，美铝（Alcoa）公司于9月做出分拆决定，加速向下游金属服务和加工企业转型，而该公司于2015年签署的90亿美元的在航空航天领域的中长期供货的合同成为其转型的关键。

　　2015年12月，比利时苏威公司斥资55亿美元完成对美国氰特公司的收购，坐上航空航天复合材料供应商的次席。受此影响，赫氏公司于2016年1月也把一年前只收购了一半的英国Formax公司全盘买下。此外，2015年7月和8月，加拿大Avcorp工业公司和英国Meggitt公司分别提出了对德国SGL旗下Hitco公司和英国科巴姆（Cobham）公司复合材料业务的收购，进一步搅动了碳纤维复合材料供应链。

　　新型客机、直升机、无人机和发动机从外观来看已经难以找到铝合金身影，随着这些型号逐步进入全速批产，航空钛合金与碳纤维复合材料用量还将继续增长，这使得航空基础供应体系的巨变成为板上钉钉的事情，其结果很有可能是处于航空材料供应链底端的四级供应商对行业的垄断程度反超金字塔顶端的主承包商，甚至对未来产品研制的话语权产生重要影响。2016年及未来几年，范围更广的整合、层次更深的重组，将成为航空制造逐渐告别铝与钢、走向钛与碳的历史转变中的一个重要里程碑。

　　过去一年，航空制造中金属与复合材料的斗争还在继续，新型铍铝合金、钛铝合金以及微晶格镍磷合金和纳米陶瓷镁合金相继问世。

　　IBC先进合金公司近净成形铸造的Beralcast材料在一定程度上降低了F-35的制造成本，该材料是一种铍铝合金，刚度是普通铝合金的4倍，而重量则只有其1/5，并且材料和工艺的改进将使其生产零件的成本降低30%～40%。2015年3月，MTU发动机公司历时7年开发出来的新型钛铝合金，结合了镍金属和陶瓷材料的优点，用于涡轮叶片设计，可比现有镍合金组件轻一半，极大地优化涡轮盘的设计，实现发动机减重。波音公司于2015年10月展示了世界上最轻的金属结构，这一种微点阵结构的镍磷合金由壁厚仅为100nm的中空管结构组成，重量仅为碳纤维的1/10，其体积压缩50%之后也能完全恢复，因此具有超高的能量吸收能力。2016年1月，加州大学洛杉矶分校与雷神公司联合创造出一种超强轻质结构金属，材料主要由镁组成，并在镁中注入了密集且均匀分布的陶瓷碳化硅纳米颗粒，具有极高的比强度和比模量，并且能够量产。

　　新材料是航空制造发展与变革的基础之一，上述四种新型合金中的前两种即将大量用于F-35和齿轮传动风扇（GTF）发动机；而后两种则更具革命性，如果能够应用于飞机制造，将彻底颠覆现有航空产品设计。2016年及未来几年，新材料还将不断涌现，它们也许很快就可以达到一定的技术成熟度和制造成熟度水平。