材料不僅是制造航空產(chǎn)品的物質(zhì)基礎(chǔ)，同時(shí)也是使航空產(chǎn)品達(dá)到人們所期望的技術(shù)性能、使用壽命與可靠性的技術(shù)基礎(chǔ)。航空技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展對(duì)航空材料起著積極的"牽引"作用；與此同時(shí)，材料科學(xué)與工程發(fā)展，新型材料的出現(xiàn)，制造工藝與理化測(cè)試技術(shù)的進(jìn)步，又為航空新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制造提供重要的物質(zhì)與技術(shù)，從而對(duì)航空產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起著有效的"推動(dòng)"作用。例如，承載與隱形一體化材料的出現(xiàn)，既是隱形飛機(jī)設(shè)計(jì)構(gòu)思提出的需求，同時(shí)也使隱形飛機(jī)從設(shè)想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)；優(yōu)質(zhì)單晶高溫合金的出現(xiàn)，使發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪前溫度得以大大提高，推動(dòng)著高推重比航空發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)步。
航空材料的特點(diǎn)
由于航空產(chǎn)品具備高科技密集、系統(tǒng)龐大復(fù)雜、使用條件惡劣多變，要求長(zhǎng)壽命、高可靠性和品種多、批量小等特點(diǎn)，從而使航空材料也相應(yīng)地具有一系列特點(diǎn)：
（1）種類、品種、規(guī)格多。航空材料按用途分有結(jié)構(gòu)材料、功能材料及工藝與輔助材料三大類：按化學(xué)成分分有金屬材料、有機(jī)高分子材料、無(wú)機(jī)非金屬材料以及各種復(fù)合材料。各類材料又涉及眾多的牌號(hào)、品種與規(guī)格。
（2）高的比強(qiáng)度（σｂ /ρ）和高的比剛度（Ｅ/ρ）是航空結(jié)構(gòu)材料的重要特點(diǎn)。減輕結(jié)構(gòu)重量既可增加飛機(jī)、直升機(jī)的運(yùn)載能力，提高機(jī)動(dòng)性，加大航程，又可減少燃油消耗。因此，高強(qiáng)度鋁合金、鈦合金以及先進(jìn)復(fù)合材料在航空上得到廣泛的應(yīng)用。
（3）高溫合金是航空材料極其重要的組成部分。燃?xì)鉁u輪（包括渦輪噴氣、渦輪風(fēng)扇、渦輪螺旋槳、渦輪軸）發(fā)動(dòng)機(jī)是現(xiàn)代飛機(jī)、直升機(jī)的主要?jiǎng)恿ρb置，而各類高溫合金則是制造現(xiàn)代航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵材料。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)推重比（或功重比）的提高，渦輪前溫度也隨之升高，對(duì)材料的耐溫要求也愈來(lái)愈高。
（4）質(zhì)量要求高。由于飛機(jī)、直升機(jī)是一種載人反復(fù)運(yùn)行的產(chǎn)品，在規(guī)定的使用壽命期內(nèi)，對(duì)使用可靠性、安全性有著極其嚴(yán)格的要求。為此對(duì)航空材料要進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制。
（5）抗疲勞性能是航空材料的另一個(gè)突出特點(diǎn)。大量的事實(shí)說(shuō)明，在飛機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)所發(fā)生的失效事件中，約80%以上是各種形式的疲勞損傷所引起。航空材料的抗疲勞性能是關(guān)系到航空產(chǎn)品使用可靠性和使用壽命的一項(xiàng)非常重要的性能指標(biāo)。
（6）成本高、價(jià)格貴。由于航空產(chǎn)品品種多樣而批量小，相應(yīng)地航空材料的牌號(hào)品種也多，批量也小，難以形成規(guī)�；a(chǎn)，同時(shí)質(zhì)量要求又高，從而導(dǎo)致材料的成本高，價(jià)格貴。材料費(fèi)用在航空產(chǎn)品成本中占有很大比重。如何降低其價(jià)格是航空材料發(fā)展的一個(gè)重要努力方向。
我國(guó)航空材料的發(fā)展現(xiàn)狀
中國(guó)航空產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了從修理、引進(jìn)、仿制到改進(jìn)、改型和自行設(shè)計(jì)研制的發(fā)展歷程。用以制造航空產(chǎn)品的材料也經(jīng)歷了引進(jìn)、仿制、改進(jìn)、改型和自行研制的發(fā)展歷程。到目前為止，我國(guó)已定型生產(chǎn)的航空用金屬、有機(jī)高分子材料、無(wú)機(jī)非金屬材料以及復(fù)合材料的牌號(hào)約2000余個(gè)；已建成具有一定規(guī)模的航空材料研究與生產(chǎn)基地，擁有生產(chǎn)航空產(chǎn)品所需各類材料牌號(hào)、品種與規(guī)格的生產(chǎn)設(shè)備及檢測(cè)儀器；先后制訂了1000余份各類航空材料、熱工藝及理化檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)（包括國(guó)標(biāo)、國(guó)軍標(biāo)與航空標(biāo)準(zhǔn)）；編寫(xiě)出版了《中國(guó)航空材料手冊(cè)》、《發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)用材料性能數(shù)據(jù)手冊(cè)》及《航空材料選用目錄》等；頒布了"航空工業(yè)材料及熱工藝技術(shù)工作規(guī)定"、"航空材料（含鍛、鑄件）技術(shù)管理辦法"等法規(guī)性文件。從總體上看，我國(guó)目前已定型生產(chǎn)的航空材料（含類別、牌號(hào)、品種與規(guī)格）及其相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，基本上能滿足第二代航空產(chǎn)品批生產(chǎn)的需求。針對(duì)第三代航空產(chǎn)品所需關(guān)鍵材料，如熱強(qiáng)鈦合金、高強(qiáng)鋁合金、超高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼不銹鋼、樹(shù)脂基復(fù)合材料、單晶與粉末高溫合金等，從技術(shù)上看，已具備試用條件，但要轉(zhuǎn)化為在特定工況下使用的零部件，并體現(xiàn)出第三代航空產(chǎn)品的總體效能（技術(shù)與戰(zhàn)術(shù)性能、使用可靠性與壽命以及經(jīng)濟(jì)效益等）尚需做大量的工作。
我國(guó)航空材料的差距
我國(guó)航空材料的現(xiàn)狀與新一代航空產(chǎn)品（飛機(jī)以F-22為代表，發(fā)動(dòng)機(jī)以推比10為代表）對(duì)材料的需求之間尚存在較大的差距，主要有如下三方面：
（1）前沿材料研究滯后，新材料儲(chǔ)備小，第三代、第四代航空產(chǎn)品所需的一些關(guān)鍵材料，如快速凝固材料、高強(qiáng)輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料、熱強(qiáng)鈦合金、超高強(qiáng)度鋼、金屬間化合物及以其為基的復(fù)合材料、樹(shù)脂基復(fù)合材料等的研究滯后，與國(guó)外先進(jìn)新材料研制水平的差距約為15～20年；
（2）新材料研制、生產(chǎn)和應(yīng)用研究的基礎(chǔ)條件較差，如超純?nèi)蹮�、高溫整體擴(kuò)散連接、噴射成型、等溫鍛造、電子束沉積涂層、納米材料制備、超高溫檢測(cè)、超聲顯微鏡、激光無(wú)損檢測(cè)等先進(jìn)的合成與加工設(shè)備、質(zhì)量檢測(cè)與控制手段等不能滿足新材料研制、生產(chǎn)與應(yīng)用的需要；
（3）一些常用結(jié)構(gòu)材料的質(zhì)量不穩(wěn)定，性能數(shù)據(jù)分散，表面質(zhì)量差，尺寸精度低，有些品種規(guī)格不能正常供貨，滿足不了生產(chǎn)使用要求。
我國(guó)航空材料存在的問(wèn)題
當(dāng)前我國(guó)航空材料存在的問(wèn)題，主要有如下幾方面：
1. 材料牌號(hào)多、亂且重復(fù)
各類材料均沒(méi)有形成具有不同性能水平檔次的牌號(hào)序列。我國(guó)先后從原蘇聯(lián)、英國(guó)、法國(guó)、美國(guó)及俄羅斯等引進(jìn)過(guò)航空產(chǎn)品，每引進(jìn)一個(gè)航空產(chǎn)品均要仿制一大批相關(guān)國(guó)家的材料與標(biāo)準(zhǔn)，致使多國(guó)材料云集我國(guó)，造成了"四多四少"的嚴(yán)重局面。即：低水平材料多，高水平材料少；仿制國(guó)外材料多，國(guó)內(nèi)新研材料少；用途單一材料多，一材多用材料少；研制材料成果多，工程化應(yīng)用材料少。
我國(guó)現(xiàn)有各類航空材料牌號(hào)約2000余個(gè)，居世界之首。如研制和生產(chǎn)的高溫合*號(hào)有近100個(gè)，幾乎是世界航空用高溫合*號(hào)之總和。僅渦輪盤(pán)用高溫合金先后共研制13個(gè)牌號(hào)，其中仿蘇4個(gè)，仿美、英、法6個(gè)，自行研制3個(gè)。處在同一性能水平有7個(gè)，真正適應(yīng)并具有不同性能水平檔次的只有4個(gè)牌號(hào)。根據(jù)《航空材料選用目錄》所載，在我國(guó)各類航空產(chǎn)品上所用的結(jié)構(gòu)鋼共有131個(gè)牌號(hào)，不銹鋼有81個(gè)牌號(hào)。編入《航空材料手冊(cè)》的結(jié)構(gòu)鋼只有47個(gè)牌號(hào)、不銹鋼36個(gè)牌號(hào)。納入國(guó)軍標(biāo)的結(jié)構(gòu)鋼與不銹鋼分別僅有38個(gè)和32個(gè)。大部分鋼號(hào)是在近10多年引進(jìn)國(guó)外航空產(chǎn)品過(guò)程中仿制的，有的僅在1～2個(gè)產(chǎn)品上制作1～2個(gè)零件，用途單一，用量極少，目前大部分是按企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或型號(hào)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試生產(chǎn)。
在所仿制的國(guó)外材料中，存在嚴(yán)重的重復(fù)仿制現(xiàn)象。如主要用做齒輪的滲碳鋼，重復(fù)仿制了七個(gè)鋼號(hào)；主要用做軸類零件的結(jié)構(gòu)鋼，重復(fù)仿制了五個(gè)鋼號(hào)；主要用作壓氣機(jī)葉片與盤(pán)的馬氏體不銹鋼，重復(fù)仿制了六個(gè)。典型的例子有：仿英國(guó)的16Ni4CrMoA和仿法國(guó)的16Ni3CrMoA兩個(gè)滲碳鋼；仿美國(guó)的0Cr15Ni5Cu4Nb和仿俄國(guó)的0Cr15Ni5Cu2Ti兩個(gè)沉淀硬化不銹鋼；仿英國(guó)的1Cr12Ni3MoV和仿法國(guó)的1Cr12Ni3Mo2V兩個(gè)馬氏體型不銹鋼等。上述鋼種二者之間的成分和性能幾乎完全相同，只是由于引進(jìn)的機(jī)種來(lái)自不同的國(guó)家，國(guó)內(nèi)各廠所之間缺少必要的溝通和分析研究，花費(fèi)了大量的財(cái)力與人力，分別進(jìn)行了引進(jìn)仿制而造成重復(fù)。
2.沒(méi)有形成相互聯(lián)系與協(xié)調(diào)配套的適合我國(guó)國(guó)情的材料、工藝及理化檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)系列
在仿制各國(guó)材料的同時(shí)，相應(yīng)地引進(jìn)了各個(gè)國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)。由于各國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)體系、格式、內(nèi)容及要求各不相同，因此在國(guó)內(nèi)形成了多國(guó)標(biāo)準(zhǔn)并存，互不兼容，難以貫徹的復(fù)雜局面。
由于材料的重復(fù)引進(jìn)造成多國(guó)材料云集，不僅無(wú)法建立起中國(guó)自己的材料牌號(hào)系列，也不可能建立起相互聯(lián)系與協(xié)調(diào)配套的材料、工藝及理化檢測(cè)等標(biāo)準(zhǔn)系列。
3. 材料性能數(shù)據(jù)"少、缺、散"現(xiàn)象嚴(yán)重
大多數(shù)材料只有表征其性質(zhì)與特征的基本性能數(shù)據(jù)，少數(shù)仿制材料甚至只有技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的五大力學(xué)性能（σｂ、σ０．２、δ、φ、αｋ）數(shù)據(jù)；某些用作關(guān)鍵件重要件的材料，缺少按損傷容限設(shè)計(jì)的性能數(shù)據(jù)和按可靠性概率設(shè)計(jì)所需的統(tǒng)計(jì)性能數(shù)據(jù)，如Ａ基值、Ｂ基值及－３σ值等。零部件在使用環(huán)境溫度、介質(zhì)及應(yīng)力綜合作用下的使用性能數(shù)據(jù)更是缺少。由于受國(guó)內(nèi)材料生產(chǎn)工藝技術(shù)水平、設(shè)備能力以及材料生產(chǎn)批量等的限制，材料冶金質(zhì)量的穩(wěn)定性、均勻性及一致性較差，導(dǎo)致材料性能數(shù)據(jù)分散，離散系數(shù)大。此外，在航空產(chǎn)品定壽、延壽及結(jié)構(gòu)完整性研究過(guò)程中，所測(cè)定的材料性能數(shù)據(jù)目前大部分分散保存在各個(gè)廠、所，沒(méi)有匯總集中和建立起統(tǒng)一的航空材料性能數(shù)據(jù)庫(kù)，使國(guó)家花費(fèi)巨額資金測(cè)試所得的材料性能數(shù)據(jù)處于分散狀態(tài)，無(wú)法做到資源共享。
4. 材料的實(shí)物質(zhì)量低
當(dāng)前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的航空材料，從總體上看，其標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量（指技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的質(zhì)量指標(biāo)）基本上達(dá)到或接近國(guó)際水平，但材料的實(shí)物質(zhì)量卻普遍低于國(guó)際水平。主要表現(xiàn)在不同爐批的材料，其成分與性能雖然符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，但波動(dòng)范圍大，材質(zhì)的一致性、均勻性和穩(wěn)定性較差。
后果
目前我國(guó)航空材料存在的上述問(wèn)題，嚴(yán)重制約我國(guó)航空工業(yè)的發(fā)展，對(duì)我國(guó)航空產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與研制、生產(chǎn)與使用造成一系列嚴(yán)重后果：
（１）由多國(guó)材料牌號(hào)云集所造成的復(fù)雜無(wú)序狀態(tài)，嚴(yán)重
