铝合金复合材料同等强度下减重新工艺，氮化硼纳米管铝母合金

根据实验数据，航天器升空每减重1公斤，将节省发射成本约2万美元。如果战机重量减少15%，则可以缩短15%的航程，增加20%的航程，增加30%的有效载荷。因此，世界各国高度重视航空航天轻量化结构材料的研发。

铝合金铸件由于具有密度低、比强度高、耐腐蚀性强、易导热导电、塑性和加工性能良好、成本低等一系列优点，同时，具有可一次性成型复杂架构和整体刚性好等特点，因此，铝合铸件在飞机结构中的应用始终无法被替代。

铝合金铸件增强母合金

目前，飞机零件的轻量化，和耐腐蚀的重要性越来越受到重视。而铝合金铸件具有比重轻、强度适中、耐腐蚀性能高、成型性好、可加工性能优良等特点，在飞机的机体铸件中占有主要地位。据统计，这种铝合金复合材料可占铸件整体重量的60%以上。

自1906年，AI-Cu-Mg系列合金中发现时效硬化现象以来，使铝合金作为飞机主体结构材料成为可能。如F22战机采用最先进的变形铝合金2124，和7050高纯度铝合金作为机体内部的框架、加强肋、腹板、结构件以及默写蒙皮等结构，其质量占比、前机身的50%，冲机身的35%，后机身的22%，中央机翼的23%。

当代民用大客机的铝化率仍在70%左右，其中85%以上为变形铝合金，铸造铝合金零部件的净质量占15%。如牌号为2224、2524、7050等变形铝合金分别被用于波音777和空客A380飞机的机翼、蒙皮、桁架和座椅滑轨等结构处。为了满足当今轻量化和高强度的结构需要，空客A350xwB飞机的地板梁、机肋及起落架舱门也都是采用铝合金制造的。

A350系列采用70%的先进材料设计，可实现节油

在材料的发展中，复合材料的用量越来越高，但铝合金作为主体结构材料的地位始终没有改变。如，A350X，WB的机头原为铝合金，后改为复合材料，再后来又重新改为铝合金，这是因为铝合金的抗冲击性能比复合材料要好，目前，国内外对飞机的研究开发，迫切需求具有在同等强度下，实现更轻量化特性的铝合金材料。这对该材料提出了更多的性能要求。

例如，铝基复合材料，是近20年来最热门的材料之一。由于铝基复合材料密度小、比强度和比刚度较高、比弹性模量大、导电导热性好、耐高温、抗氧化、耐腐蚀、制备工艺灵活等特有优势而受到广泛关注。各国都在研发上投入了大量的人力和物力。

目前，美国已将这些材料用于航空器，可使质量减重达到20%。另外铝基复合材料还可以用于战斗机、直升机等大飞机的机翼、方向舵、襟翼、机身、蒙皮等部件。

大连义邦的氮化硼纳米管铝基母合金增强颗粒，已应用于国外铝基复合材料领域，尤其是汽车、航空航天以及军事等领域。

氮化硼纳米管铝基母合金增强颗粒，每1000克铝母合金中含有50克氮化硼纳米管

该铝基母合金增强颗粒，采用氮化硼纳米管粉末与金属铝混合，形成的铝基母合金增强颗粒。其中，每1000克铝母合金中含有50克氮化硼纳米管，氮化硼纳米管的直径是60nm，长度是20um，突破了碳化硅、氧化铝增强颗粒的微米粒径和晶须的微米直径和长度，达到了纳米级别，并且颗粒越小，强度性能改善的可能性就越高。

此外，与碳化硅相比，氮化硼纳米管的密度小，且本身就具备很好的润湿性，更容易均匀地分散在铝熔体中，不会产生因密度大而下沉的状况。并且，与碳化硅不同，氮化硼纳米管的导热系数和热扩散性远高于铝，在凝固过程中会比铝熔体更容易冷却，不会出现因为增强体的导热系数低于铝而导致的延长铝熔体凝固时间的现象。

氮化硼纳米管铝基母合金增强颗粒

BNNT（NanoBarbs™氮化硼纳米管）具有高化学稳定性，不会与基体材料之间发生化学反应，生产其他物质。这种在氮化硼纳米管外表面形成不规则六方氮化硼结晶体的结构，优化氮化硼纳米管颗粒与基体材料之间的交联，可增强复合材料的机械性能。

将由高纯度铝与氮化硼纳米管颗粒通过特有工艺混合而成的硼纳米管铝母合金，在制造铝合金时，仅需将其加入铝熔体中，通过搅拌，即可实现百分百的分布在熔体中，而不会结块并与铝合金结合，从而显著提高其性能。

经国外ECK Industries军工企业反馈，将大连义邦氮化硼纳米管铝母合金，加入到某铝合金复合材料铸件中，仅需0.4%的添加比例，即可实现铝合金机械强度60-70%，或同等强度下，减重高达50%以上。目前，美国已将这些铝基复合材料用于航空器，可使质量减重达到20%。另外铝基复合材料还可以用于战斗机、直升机等大飞机的机翼、方向舵、襟翼、机身、蒙皮等部件，既增强结构强度，也可实现结构减重。

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