铝合金仍然是飞机结构的中坚材料，因为它们兼具高比强度、良好的抗疲劳性能与可预测的可制造性。所谓“航空铝合金”是指为满足航空行业严格的结构、疲劳与环境性能要求而制定、加工并经过资格认证的一类铝合金。本文总结常用航空合金、列出关键材料参数，并解释航空合金与普通铝合金之间的技术差异。
什么使铝合金成为“航空用”？
航空铝合金的选择与工艺需满足以下要求：
高比强度与优良的断裂/疲劳行为，能够在循环载荷下稳健工作。
严格的成分与力学公差以及可追溯性（出厂材质证明 / AMS / ASTM 等规范）。
特殊的调质与热处理工艺，用于优化断裂韧性、抗应力腐蚀性能或疲劳寿命。
严格的检验与鉴定流程（如无损检测、化学成分和力学性能检测），以确保适航性。
常见航空铝合金快速对比（典型参数）
注：下表数值为常见航空调质（如 T3、T6、T73、T8、T87、T7451）在常见板材/型材条件下的代表范围。具体设计必须以供应商出具的材质证明与技术数据表为准。
| 合金（常见状态） | 系列 | 密度 (g/cm³) | 抗拉强度 UTS (MPa) 典型 | 屈服强度 0.2% YS (MPa) 典型 | 弹性模量 (GPa) | 伸长率 (%) 典型 | 典型航空用途 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 2024-T3 / T351 | 2xxx (Al-Cu) | ~2.78 | ~450–500 | ~300–370 | ~73 | 10–20 | 机身蒙皮、铆接结构、机翼配件 |
| 7075-T6 / T651 | 7xxx (Al-Zn-Mg) | ~2.81 | ~500–620 | ~400–520 | ~71–73 | 5–12 | 高应力结构件、翼梁、连接件 |
| 7050-T7451（过时效以抗应力腐蚀） | 7xxx (Al-Zn-Mg-Cu) | ~2.83 | ~480–560 | ~350–470 | ~71–73 | 8–14 | 机翼与机身主结构，需要更高断裂韧性与抗 SCC 性能 |
| 2195-T8（铝-锂合金） | 铝-锂（特种） | ~2.66–2.75 | ~500–600+ | ~450–560 | ~69–71 | ~7–12 | 轻量化关键结构、低温/航天结构（更低密度、更高比刚度） |
| 2219-T87 | 2xxx (Al-Cu) | ~2.84 | ~440–480 | ~350–390 | ~72–74 | ~6–10 | 火箭/运载器燃料箱、高温航空构件、低温应用 |
| 6061-T6 | 6xxx (Al-Mg-Si) | ~2.70 | ~270–320 | ~240–280 | ~69 | 8–12 | 次要结构、支架与法兰件 — 可焊、耐蚀但强度低于 2xxx/7xxx |
航空合金与“普通”铝合金的主要区别
性能指标更高（强度、疲劳与韧性）。
航空用合金（多为 2xxx、7xxx、铝-锂等）为实现高抗拉/屈服强度及受控疲劳/断裂行为而设计；相对而言，普通商用品种（如 3xxx、5xxx、6xxx）往往用于通用制造或耐腐蚀场合，性能目标不同。成分与工艺控制更严格。
航空材料生产商需遵守更窄的化学成分范围、杂质限值，并提供可追溯的材质证明，以减少批次间性能波动，确保一致性。采用特殊调质与热处理流程。
航空领域常使用针对性的调质（如 T6、T73、T7451、T87）与后处理（回退-再时效、过时效等）来权衡韧性、抗 SCC 性能与强度，这些在普通商品铝中不常见。合格与检测要求更严格。
航空部件需满足适航性要求，通常伴随无损检测、疲劳/断裂试验与严格的验收标准；而消费或通用工业用铝则较少此类强制性检验。使用先进合金体系（如铝-锂）与微合金化策略。
铝-锂合金可减少密度并提高比刚度，适合极限轻量化应用，但对工艺和成本要求更高。权衡：耐腐蚀性与焊接性问题。
许多高强度航空合金（2xxx、7xxx）焊接性较差且耐腐蚀性弱，设计时常采用机械连接或涂层/覆层保护；而 5xxx/6xxx 系列在需焊接或耐腐蚀场合更受青睐。
使用航空合金的设计与工程建议
在采购单与图纸上明确写出合金与调质状态（例如：“AA7050-T7451 板材，厚度 X mm，按某 ASTM/AMS 标准”）。
查阅并核对出厂材质证明（UTS、YS、伸长率、化学成分）并要求批次证明。
根据加工工艺（成形、机加工、焊接）选择合金：例如 7075 焊接性差，应优先考虑机械紧固或专用焊接方法。
考虑环境影响：若担心应力腐蚀开裂，应选择过时效调质（如 T73、T7451）或采取相应防护措施。
结论
航空铝合金是一类为满足严格力学、疲劳与环境需求而精选的高性能合金，主要包括 2xxx、7xxx 系列与先进的铝-锂体系（如 2195）。常见航空合金（2024、7075、7050、2219、2195 等）在强度、韧性与密度上提供不同的折衷方案以适应机身、机翼、燃料箱或航天器结构的需求。与商品级铝合金相比，航空级合金具有更严格的化学与工艺控制、专门的调质方式以及必要的认证与检验流程，从而确保长期和可预测的结构性能。
