3D打印铝合金航空航天用量较大，有望部分替代3D打印钛合金

铝合金作为一种较为成熟的轻质高强合金材料在航空航天中的使用量巨大，航空航天领域主要发展高强、高韧性和耐腐蚀性强的铝合金材料以满足其严苛的使用条件，目前应用较多的为2系和7系铝合金，可应用于飞机蒙皮、结构件等部位，运载火箭的发动机装置、主体部件、旋转台、遥控部分以及载人飞行器的骨架等。

飞机常用铝合金

来源：公开资料整理

随着航空航天领域零部件复杂程度的提升，具有低成本、高效率特点的3D打印技术成为关注的重点。从3D打印金属材料之间的横向对比来看，确实存在比铝具有更高比强度的轻质金属合金，例如钛合金。在热管理部件的应用中，也有比铝合金具有更好传热系数的材料，例如铜合金。谈及具有最低密度或更高电势的材料，镁合金也是不错的选择。但如果需要在成本、性能和可制造性之间进行权衡，铝合金仍是最佳材料之一。

目前，在航空航天领域，铝合金和钛合金都是各国重点发展的材料之一。铝合金与钛合金都具有出色的低密度和结构强度，无论是使用3D打印还是CNC加工，两者都在航空航天领域占有十分重要的地位。整体来说，铝合金在飞机中的用量为20%，钛合金在飞机中的用量为15%。

铝合金、钛合金飞机中的用量

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钛合金是以钛为基础加入其他元素构成的合金，钛合金具有比强度高、耐蚀性好、耐热性高、低温性能好等特点。用3D打印技术制造的钛合金在保留上述性能的同时，能够以更低成本、更快速度、更轻质量实现异形复杂零部件的精确制造，因此广泛应用于航空航天领域。目前，航空航天领域使用的3D打印钛合金主要包括Ti6Al4V（TC4）、Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr（TC17）、Ti-6Al-2Mo-1.5Cr-2Zr-2Sn-2Nb（TC21）、Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo-0.08Si（Ti-6242）等，其中TC4应用最为广泛。TC4合金是一种中等强度的α-β型两相钛合金，含有6%的α稳定元素Al和4%的β稳定元素V，合金长时间工作温度可达400℃，在航空工业中主要用于制造起落架、轴承架、旋转机械、压缩机盘和叶片、低温推进剂罐和许多其他航空航天部件的常用合金。

轻量化一直是航空航天领域重点关注的重要技术，对于追求轻质和减重方面可以说是克克计较。根据《科学出版社》的统计，飞行器每减重1kg所取得的经济效益与飞行速度有关。如对航天飞机来说，每减重1kg的经济效益将近十万美元。虽然铝合金与钛合金都具有高强度和低密度，但钛合金的密度大概在4.5左右，而铝合金的密度约为2.7，其密度只有钛合金的60%，在强度能够满足的情况下，使用高强铝替代钛合金能够带来40%的减重。以国产飞机C919为例，其登机舱门使用了多个3D打印钛合金零部件，若将其全部替换为3D打印铝合金零部件，则可以减轻重量，带来经济效益。从成本角度考虑，预测未来3D打印铝合金在航空航天领域将替代部分3D打印钛合金，以实现降低运营成本的目的，3D打印铝合金应用前景广阔。

C919登机舱门3D打印钛合金零部件分布

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