烟台南山学院两项科研成果获中国有色金属工业科学技术奖 航空铝合金材料国产化有所突破

长期以来,航空用铝合金型材与铝板的制备加工一直面临“高性能与高稳定性难以兼得”的共性难题:一方面,材料对纯净度、组织均匀性、强韧匹配与尺寸稳定性要求极高,哪怕微量杂质、气体含量波动或热处理偏差,也可能被放大为性能波动;另一方面,航空铝板生产链条长、工序耦合强,工艺参数、装备状态、质量数据分布不同环节,过程控制更依赖经验、纠偏也更滞后,稳定制造难度随之增加。此次获奖项目正是围绕这些瓶颈开展系统攻关。 从原因看,航空铝材的“难”主要集中在三个层面:其一——熔体净化与成分控制复杂——氢、夹杂等因素对材料韧性和抗缺陷能力影响明显,尤其在高强铝合金中更容易触发脆性敏感;其二,大规格、复杂截面产品在凝固、挤压、淬火等环节受到热—流—溶质多场耦合作用,元素偏析、组织不均匀和残余应力难以同时压降;其三,工业现场数据长期“分段沉淀”,设备、工艺与质量缺少实时贯通机制,难以形成可持续迭代的过程模型与决策闭环,导致“发现了问题,却跟不上变化”。 根据材料端的关键痛点,《航空用大规格超高强铝合金型材关键技术及产业化应用》从熔体净化、组织均匀化到成形热处理,构建贯通式技术体系:在熔体环节,提出多场耦合条件下的渣气共除思路与多级净化路径,实现多尺度杂质的极限控制,并在降低氢致不利影响上取得突破;在凝固与组织控制环节,围绕热流场与溶质场耦合关系开展优化,集成梯度强化冷却与细化剂在线喂入等工艺手段,提升元素分布均匀性以满足航空级要求;在成形与淬火环节,形成挤压—淬火协同调控方案,发展等温挤压与多区精细喷淋淬火等技术,兼顾性能一致性、强韧化与尺寸稳定性,并对复杂截面型材残余应力实现一体化控制。上述路径的价值在于,以系统工程方式把“纯净化、均质化、低应力化”从目标落实为可复制的工艺能力,为产业化落地提供支撑。 面向制造端的共性难题,《基于工业大数据的航空铝板生产过程智能协同控制及应用》以全过程数据贯通为基础,形成智能协同控制体系。该成果重点打通多源数据壁垒,融合工艺、设备与质量信息,建立智能感知、质量预测与工艺优化等关键能力,使生产组织逐步从经验驱动转向数据驱动。其直接成效是提升产品一致性、生产效率与运行稳定性;更重要的是,为高端航空铝板规模化生产提供了可追溯、可预测、可优化的控制底座,也为后续工艺迭代、装备升级与质量管理提升留下空间。 从影响看,两项成果形成材料技术与制造系统的“双轮驱动”。在产业层面,有助于提升航空铝材关键产品的稳定供给能力,推动国产化与产业化向更高端、更可靠方向推进;在行业层面,示范了有色金属加工领域以数据贯通带动过程控制升级的路径,为智能制造在复杂流程工业中的落地提供可借鉴的范式;在区域与校企合作层面,说明了高校与企业在重大工程需求牵引下的协同攻关能力,促进创新链与产业链同向发力。 面向对策与推进路径,业内普遍认为,航空铝材的持续突破需要“标准、工艺、装备、数据、人才”协同发力:一是围绕关键产品建立更细化的过程控制指标与评价体系,强化从原材料到终端产品的全链条一致性;二是推动关键工序模型化、参数化与可视化,缩短工艺放大与现场复制周期;三是以数据平台为抓手,完善数据治理与安全机制,推动算法模型与现场工艺持续迭代;四是继续健全产学研联合攻关组织方式,围绕国家战略需求形成稳定的任务牵引与成果转化通道。烟台南山学院的有关举措显示,其正通过完善项目管理、强化专家辅导与过程跟踪等方式提升科研组织化水平,为持续产出高水平成果夯实基础。 展望未来,随着航空装备升级与绿色低碳制造要求提高,高强铝合金大规格、复杂构件需求将持续增长,制造过程也将更依赖精细化控制与智能化协同。以此次获奖为节点,相关技术体系若能在更大范围完成工程化验证并实现规模化应用,同时与产业链上下游联合推进,有望提高我国高端有色金属材料的自主供给能力与制造韧性,为先进制造业高质量发展提供更有力的材料与工艺支撑。

从跟跑到并跑的关键跨越,背后是科技创新从单点突破走向系统能力提升的转变;当更多高校能够像烟台南山学院这样,把研究做在车间、把成果落在生产线,“卡脖子”清单的加速清零才更有现实路径。这场产学研协同创新的实践也表明:核心技术攻坚既需要长期投入的定力,也需要体制机制优化的推动力。