【門窗幕墻網】2018年12月26日，為進一步做好重點新材料首批次應用保險補償試點工作，工信部發布了《重點新材料首批次應用示范指導目錄（2018年版）》的通告。通告表示，該目錄自發布之日起實施，原《重點新材料首批次應用示范指導目錄（2017年版）》（工信部原（2017）（68號）同時廢止。
列入示范目錄的8種鋁材是：7050合金大規格預拉伸厚板、7B50合金大規模預拉伸板、含Sc鋁合金加工材、航空支撐骨架用型材、耐損傷鋁合金預拉伸板、高性能車用鋁合金薄板、Al-Si-Sc焊絲、鋁-鋰合金焊絲。
此外，在目錄中還收錄了2種鎂材、8種鈦材、2種銅材，多種有色金屬復合材料、高溫合金及有色金屬新材料。
7050合金是一種美國合金，1971年在美國鋁業協會公司注冊，注冊成分（質量%）：0.12Si、0.15Fe、2.0Cu~2.6Cu、0.10Mn、1.9Mg~2.6Mg、0.04Cr、5.7Zn~6.7Zn、0.06Ti、0.08Zr~0.15Zr，其他雜質單個0.05、總計0.15，其余為Al。它是一種第三代Al-Zn-Mg-Cu系合金，中國標準GB/T3190已將此合金納入，所以它既是一種廣為應用的國際合金，也是一種納入中國國家標準的合金。
7050合金是一種Al-Zn-Mg-Cu系的高強度可熱處理強化的變形鋁合金，又稱超硬鋁，可生產厚板、型材、鍛件和線材等，不用于軋制薄板。與第一個該系合金7075的成分比較，增加了鋅、銅含量，增大了鋅鎂比，并用鋯取代鉻作為晶粒細化劑，增加了鋅、銅含量，增大了鋅鎂比，并用鋯取代鉻作為晶粒細化劑，而大大減少了鐵、硅含量。由于這些成分的改進以及采用過時效處理，使7050合金在保持較高強度水平下，具有韌性好、疲勞強度高與淬火敏感性低特點。
成分的優化與組織
7050合金是在鋁-鋅-鎂系合金的基礎上發展起來的。要提高合金的強度，只有提高鋅和鎂的濃度，但Zn+Mg的含量≥（8~9）%以后，強度雖然可以提高到600N/mm2以上，而塑性和抗應力腐蝕性能卻強烈下降，失去了使用價值。后來發現銅能有效改善高濃度鋁-鋅-鎂合金的塑性和抗蝕性，特別是鉻能顯著提高抗應力腐蝕性能以后，鋁-鋅-鎂-銅系合金才得到發展，也為7050合金的誕生創造了條件。
由Al-Zn-Mg-Cu系相圖可知，工業用此類合金的主要相組成為α+η（MgZn2)+T(Al2Mg3Zn3)+S(Al2CuMg)，但因Cu含量不同而稍有變化。當含（5%~7%）Zn和（1%~3%）Mg時，若Cu>0.7%即會出現S相，Cu>2%還會出現θ相。但超硬鋁的主要強化相是η相。η相在470℃的最大溶解度可達28%，而室溫時僅4%，所以有極高的時效強化作用。
Al-Zn-Mg-Cu系合金的時效過程與Al-Zn-Mg合金的一樣，也是：GB區→η'→η→T相，但在100℃~160℃時效，只發生η相的沉淀過程，只有當Ta（時效溫度）>270℃后才能出現η→T的沉淀過程。這是因為Zn的擴散系數比Mg的高，低溫時效只能發生富Zn相MgZn2的沉淀過程，高溫時效才能發生富Mg相T的沉淀過程。
超硬鋁的含Cu>0.7%后，在125℃~150℃時效，可以認為是在Al-Zn-Mg系沉淀過程（GP區→η'→η→T）的基礎上，又出現了Al-Cu-Mg系的沉淀過程（GP區→S'→S）。
超硬鋁的顯微組織隨著溫度的升高而向更高的時效階段發展，即GBP（晶界沉淀相）和MPT（基體沉淀相）變粗，PFZ（晶間無沉淀帶）變寬。這種過時效組織對抗應力腐蝕和斷裂韌性有利，但卻使強度性能降低15%~20%。
Mn、Cr、Zr、Ti對超硬鋁的影響與對Al-Zn-Mg合金一樣，也是為了改善加工塑性和抗蝕性。Zn+Mg含量≥9%的合金，在淬火和時效后有嚴重的沿晶脆性斷裂現象，伸長率很低。加入上述微量元素后，由于形成了不易被位錯切割的化合物AlMgMn、Al（FeMn）Si、Al12Cr2Mg、Al20Cu2Mn、Al3Zr，并且改變了GB區、η'和η相的性質、尺寸和分布狀態，因而改變了位錯的運動方式，位錯分布也均勻，不會在晶界形成應力高度集中點，結果改善了塑性和SCR。Mn和Cr能增加超硬鋁的淬火敏感性，Cr的影響比Mn的還大，必須用高的淬火冷卻速度才能保證時效后強度，但厚板和大型鍛件即使采用高速淬火也淬不透，而且會產生嚴重的變形。因此，7050合金不含Mn和Cr，而且微量Zr（0.08%~0.25%）作為再結晶抑制劑，可在熱水中淬火，不僅能降低淬火應力，而且大截面的厚板和鍛件能獲得高的強度，因為Zr能形成微細的不溶解質點Al3Zr，對淬火敏感性影響，Mn和Cr則不同，能同主要元素形成粗大的Al12CrMg2、Al26Cu2Mn化合物，不僅降低了Cu和Mg在α固溶體中的過飽和度，而且在淬火冷卻過程中或時效初期還能沿這些質點析出粗大的η'或η相，使合金強度大幅降低。
7050合金是一種高純度合金，≤0.12%Si、≤0.15%Fe、≤0.10%Mn、Fe和Si不僅對強度和抗蝕性有害，還能同Mn和Cu形成有害于平面應變斷裂韌度KIC的夾雜相Al7Cu2Fe、Al17Cu2（FeMn）2、Al6（FeMn）和Al（FeMn）等，這就保證了7050合金有高的塑性和平面應變斷裂韌度、強度，而且有低的淬火敏感性，成為一種綜合性能最佳的航空航天厚板與鍛件鋁合金。
熱處理與物理化學性能
7050合金鍛件的固溶處理溫度468℃~474℃，在54℃~66℃溫水中淬火（按Q/6SZ925）；厚板固溶處理溫度471℃~482℃，在室溫涼水中淬火，轉移時間≤15S，最好在輥底式爐內固溶爐內處理，人工時效制度見表1。
厚板在固溶處理后與時效處理前應進行預拉伸變形，因是在下一道工序（時效處理）之前進行故稱預拉伸，其永久變形量為1.5%~3%，以消除其中的淬火內應力。對于自由鍛件（T7452）在固溶處理后時效處理前可進行壓縮變形，其永久變形量為1%~3%，以消除內應力。
淬火內應力如不消除，在鋸切、銑削加工等機械加工時，板材會發生嚴重變形或甚致斷裂，另外殘余應力雖對材料拉伸性能的影響很小，但對應力腐蝕開裂、疲勞特性及斷裂韌度有明顯影響。消除或減輕殘余應力可用加熱法與機械法，前者是采用單獨加熱或與熱處理同時進行如退火等，后者為拉伸、壓縮、噴丸等。這些方法都得到了應用。
對7075、7050合金厚板用拉伸消除殘余應力時，永久變形量達到0.5%，可消除75%~80%的殘余應力，再增加拉伸量，殘余應力的下降非常緩慢，即使永久變形量達到3.5%，板中仍保留著約4.5%的殘余應力，故拉伸變形量定為1%~3%，實際生產中的永久拉伸變形量大都在2%左右。中國供應的7050合金半成品的狀態與規格見表2。
7050合金可用傳統的鋁合金熔煉與鑄造設備，但熔煉時不要混入雜質，因為它的純度相當高。它的熔化溫度為488℃~630℃，鑄造溫度700℃~730℃，鑄錠尺寸較小時鑄造溫度可適當降低。25℃時7050-T7651合金的熱導率154W/（m·℃），7050-T74、-T7452、-T7451合金的157W/（m·℃）；在100℃時7050合金的比熱容963J/（kg·C）。
7050合金的密度2.82g/cm3；室溫時的電阻率40.9nΩ·m；7050-T7651材料的電導率≥21.5Ms/m，-T74、-T7452、-T7451材料的≥22.0Ms/m；7050合金無磁性。
7050合金有良好的抗氧化性能，但抗一般腐蝕的性能還不如7075合金的，不過卻具有相當強的抗剝落腐蝕和應力腐蝕性能，C形試樣的應力腐蝕試驗結果見表3。
力學性能
技術標準規定的7050合金力學性能見表3~4，材料的斷裂韌性見表5~6，其他力學性能可查閱有關手冊。
7050-T74合金厚50mm~60mm的模鍛件S-L方向試樣的應力腐蝕斷裂韌度為22.2（N/mm2）·√m，疲勞裂紋擴張速率（da/dt）為3.68×10-8m·/s。
組織結構、工藝性能與應用
7050合金基本相組成為α-Al和MgZn2，次要的相為Al3Zr、Al7Cu2Fe、Mg2Si和Al13CuMg4等。Al3Zr呈彌散球形狀，一般以亞穩態形式存在，具有體心立方晶格，只有長時間高溫退火，才會形成穩態的密集六方晶格。
7050合金的形成性能與7075合金的差不多，成形工藝、加熱溫度與時間均大體相當，開鍛溫度不宜大于420℃，否則會產生熱脆，錘鍛時更應注意，終鍛溫度應≥280℃。7050合金的可焊性不佳，不宜熔焊，可進行電阻焊，當然摩擦攪拌焊（FSW）最佳。鍛件固溶處理時，為了避免淬火變形和降低殘余應力，最好盡可能地采用較緩慢的冷卻速度，如淬火水溫可控制在54℃~66℃，板材應在輥底式爐內淬火，中國擁有全世界最多的先進輥底式固溶處理爐，可處理板材的最大厚度可達250mm，全國有7家軋制廠擁有這種處理爐。
7075合金的表面處理與其他7XXX系合金的相同。有良好的可切削加工性能與磨削性能，為防止鍛件切削溫度過高引起變形，切削區溫度應<100℃，切削速度應≤550r/min，冷卻液應多些。
7050合金的不同狀態分別適用于不同使用條件的受力構件：T76狀態材料用于要求抗剝落腐蝕、高強度的結構件；T74材料適用于高強度、抗應力腐蝕結構件，特別是厚大截面結構件；T73線材主要用于高強度、抗腐蝕的鉚釘。
7050合金在中國有完全自主知識產權的支線客機ARJ21與大飛機C919上的結構中獲得了較多的應用，但是制造原型機用的材料則是進口的。ARJ21客機的下列零件用的是7050合金（表7），C919大飛機上7050合金零部件見表8。
7050合金有兩種變型的合金：7050A與7150，前者是法國合金，1996年在美國鋁業協會公司注冊，后者是美國鋁業公司研發的，1978年注冊。7050合金及7150合金在航空器制造中有著廣泛應用，7050A合金的應用范圍不廣，僅在歐洲生產的一些航空器上有所應用。7150合金的雜質含量與7050合金的完全相同，僅合金元素含量稍有變動，例如7150合金的鋅含量比7050合金大0.2個百分點，Mg的含量則大0.1個百分點，Cu的含量則低0.1個百分點；與7050合金相比，7050A合金的雜質Mn更低，必須≤0.04%，Cu及Zr的含量均下降了。7050合金的發展歷程及在高強韌合金中的位置見圖1。
7050合金與7150合金分別于1971年及1978年注冊，中國于1996年才將7050合金納入GB/T3190-1996中，大致比美國鋁業公司對此合金晚了25a，當時對此合金的研究與半成品生產仍處于“跟跑”階段。
中國對7050型高強高韌預拉伸厚板的研制與生產起步較晚，但是至2018年已完全自主解決此問題，西南鋁業（集團）有限責任公司可以商業化批量生產各種厚度預拉伸板，可充分滿足制造各型民機與軍機的需要。7050合金是一種典型的第三代7XXX系高強韌變形鋁合金，其預拉伸厚板廣泛應用于軍、民飛機機翼梁、肋、機身框、壁板等關鍵受力結構件制造。
十多年前中國尚未掌握此合金半成品的全部生產技術，導致ARJ21及C919飛機所需的750合金材料不得不從美國鋁業公司進口，2007年在中國型號工程的支持下，西南鋁業（集團）有限責任公司、北京有色金屬研究總院、北京航空材料研究院、中南大學等組成產學研聯合攻關團隊，拉開了對7050合金預拉伸厚板制備技術的全面系統研究序幕。
經過近10年的艱難研發和專項攻關，突破了一系列關鍵技術，打通了多項瓶頸，掌握了全厚度范圍的7050合金預拉伸厚板從成分配制至成品包裝交貨全流程技術，形成了品質穩定的工業化批量生產工藝，并在中國航空航天領域多個重點型號工程上實現了規模化應用，全面打破了某些國家與企業對中國關鍵制造技術封鎖，也使中國相關制造技術水平躋身國際先進水平。
2018年5月，7050合金預拉伸厚板通過中國民用航空適航審定中心適航鑒定，順利進入中國商飛公司供應商目錄，成為中國國產大飛機當下唯一鋁合金材料供應商，無疑對中國大飛機的發展將起一定的推動作用。
圖17XXX系合金的發展
（a）7XXX系航空航天合金的發展進程示意圖（見圖中FORG-鍛件，PLATE-厚板，CXT-擠壓材，SHEET-薄板，SCC-應力腐蝕開裂）；
（b）4英寸厚板比屈服強度提高進程（為避免失真，單位與坐標未予換算。）
結語
一代新鋁材從研發到成熟應用是一個相當長的過程，肯聯鋁業公司為空客公司（AirBus）研發A380寬體遠程客機Airware族鋁-鋰合金先后花了約6.5a時間，中國為大飛機研發7050合金耗時近10a。材料是國家制造業的基礎，沒有米下鍋，哪有飯吃。新材料研發水平及產業化規模是衡量一個國家科學技術、經濟實力的風向標，對發展高新技術、改造和提升傳統產業、加強綜合國力和國防實力等方面均起著極其重要的作用。然而，與發達國家相比，中國新材料產業還有很大差距，起步晚、底子薄，整體實力還相當薄弱。
2017年中國新材料產業規模達3.1萬億元，但是創新能力和競爭實力與國際先進相比還有不小差距。有關部委對130多種關鍵材料的調研表明：有32%還是空白，52%靠進口；95%的高端專用芯片、>70%的智能終端處理器及80%以上的存儲芯片依靠進口；美國等對中國實行的“咬喉”項中，>50%屬于新材料范疇。
中國目前在研發與制造的大飛機、航空發動機、艦船等都面臨核心零部件急需突破材料及其加工工藝難題。同時，新材料的推廣應用與困難重重，成為新材料技術創新成果產業化關鍵瓶頸；另外，中國新材料產業存在著嚴重的低水平重復建設問題，原始創新能力不足，投資分散，產業鏈尚不夠完整，應該做到創新與應用并重。
當前，江蘇省產業技術研究院在材料領域依托國家級研發平臺建成了6個研究所，與地方政府及創新團隊共同建立了8家研究所，涉及先進金屬材料、高溫合金、碳纖維、石墨烯及復合材料等，這是一個很好的嘗試。
