铝锂合金（铝锂合金在航空航天的应用）

　　铝锂合金（铝锂合金在航空航天的应用）
　　说到长征五号，是我国目前最先进的火箭。其强大的运力和先进的设计理念使得中国运载火箭技术稳占世界格局的第二梯队，正在向第一梯队进军。
　　然而，虽然长征五号已经实现了很多创新和超越，国内的航天迷把它跟航天强国美俄对比的时候，还是有些不甘心。除了发动机还有待改进以外，在材料方面也有很大的提升空间。
　　作为一款大火箭，其推重比并不高，大直径加四个大推力助推器产生的推力效果居然被私营公司的猎鹰9号赶了上来。要知道猎鹰9号直径只有3.7米，还不需要助推器。通过对比我们发现，猎鹰9号除了不断改进发动机以外，持续提高推重比也是其制胜的法宝。
　　SLS的贮箱
　　而猎鹰9之所以能大幅提高推重比，跟其采用先进的贮箱材料有关，其贮箱材料就是著名的2195铝锂合金。对比长征五号使用的2219铝合金贮箱材料，2195铝锂合金至少可以减轻贮箱重量10%，结构强度提高40%。美国NASA研制的5.5米直径2195铝锂合金贮箱整体箱底，要比传统2219铝合金箱底减重接近25%。可见这种材料的大量使用，对于减轻火箭自身重量是有非常显著的作用的。
　　在航天领域，在动力系统不变的情况下，火箭自身重量每减少1公斤，就可以节省2万美元的发射成本。导弹每减少1公斤就可以增加15公里的射程。同样的道理也适用飞机，我们国家的C919大飞机就是过使用铝锂合金来明显降低自身重量的。
　　虽然一开始，我们C919的铝锂合金材料是从美国进口的，但是在多方推动下，我国自主研发的X2A66铝锂合金已经可以替代进口材料了，以后的C919完全可以使用国产的铝锂合金材料。
　　下面简单介绍一下铝锂合金的情况：
　　如果说什么金属比铝轻，那么首选就是锂。锂是地球上密度最小的金属，被认为是21世纪的战略材料。他不仅用来生产合金材料，还可以生产电池、甚至制造核武器也离不开它。用它生产的锂离子电池，已经让我们的手机实现了小型化，如果我们用铅酸电池给手机供电的话，也许你的手机只能抱着或背着走，走一会儿还得歇歇，因为太重了（可能没有这么夸张，但至少就不再便捷了）。
　　有朋友说，用世界上最轻的金属锂制作成火箭或飞机外壳，不就是最轻的了吗？我只能说，你想多了！锂是非常活泼的金属，不仅容易被氧气氧化，甚至可以跟水发生反应，用锂制作的火箭没等发射就被氧化完了，甚至下场雨，火箭都有可能找不到了。
　　但锂的低密度诱惑太大了，于是科学家想到了锂合金材料。铝锂合金上世纪40年代就诞生了，但是由于锂含量低，性能差，没有引起重视。后来美俄发展了第二代铝锂合金，密度明显减小，但性能上还是很不可靠。但已经可以在飞机上使用了，前苏联的一些军用飞机就使用了铝锂合金。
　　到了上世纪九十年代，第三代铝锂合金诞生，才带来了航空航天材料的大革命。像美国的2197应用于飞机、2195应用于火箭贮箱、英国的8091和8093应用于导弹。俄罗斯在各个领域应用的铝锂合金材料也都有战略布局和重要产品。而中国虽然启动研发比较早，第二代铝锂合金也取得了一些成绩，但第三代材料只自主研发了一款适用于飞机蒙皮的X2A66（即使这样，我们也是少数几个可以研发和生产第三代铝锂合金的国家了）。军用的进展如何不清楚，毕竟需要保密的。
　　适用于火箭贮箱的铝锂合金材料，我国没有自主产品，2195虽然经过了试生产，但没有进行大规模生产的基础。铝锂合金的生产工艺非常复杂，仅前期的熔炼阶段就很容易失败，一般半成品率也就是能达到55%。更不用说后期的轧制、焊接等一系列工艺了。因此，长征五号虽然努力选择新材料来降低箭体质量，但没有选择更轻的铝锂合金，也是情理之中的了。但随着我国加大在新材料领域的投入，实现突破并不是遥不可及的事情。
　　我的科普是认真的，没有科学依据的文章不发，请大家监督！欢迎大家关注我的头条号，以后会继续给大家分享科普知识。