AERO100連載 | Constellium 肯聯(lián)鋁業(yè)

肯聯(lián)鋁業(yè)(Constellium)作為世界鋁材制造業(yè)的領導者，不僅為航空、汽車、包裝、物流以及建筑業(yè)提供新鋁制品解決方案，還在航空、普通工程板材、大型積壓型材市場占有優(yōu)勢地位。

肯聯(lián)有三個業(yè)務部門：航空航天和運輸（A＆T）、包裝和汽車軋制產品（P＆ARP），以及汽車結構和工業(yè)（AS＆I）。公司總部位于荷蘭的阿姆斯特丹，肯聯(lián)在歐洲、北美以及中國擁有超過25個生產基地。公司目前擁有約13000名員工。

圖為遍布全球的生產設施地點

圖為公司2018年收益，合計57億歐元，航空航天和運輸部門有13.89億歐元，占比24%

其位于法國沃雷普(Voreppe)的C-TEC(Constellium Technology Center)研究中心在先進鋁合金領域取得過多項世界技術突破。它與世界上大約50所最著名的大學及實驗室保持著長期的合作伙伴關系，其中包括：麻省理工、牛津大學、倫敦布魯內爾大學、曼徹斯特大學、克蘭菲爾德航空航天學院等。

圖為法國Voreppe的C-TEC(Constellium Technology Center)，它有著190多個專利系列和商標

肯聯(lián)歷史

圖片由航空產業(yè)網(wǎng)整理

肯聯(lián)鋁業(yè)是由百年鋁業(yè)巨頭佩希內(Pechiney)、瑞士鋁公司（Alusuisse）和加拿大鋁業(yè)公司（Alcan）組成的行業(yè)翹楚。由阿波羅全球管理公司(Apollo)、力拓礦業(yè)集團(Rio Tinto)和法國戰(zhàn)略投資基金(FSI)三家公司投資成立。

產業(yè)分類

制造商>航空材料制造>鋁合金材料制造

產品

據(jù)《航空監(jiān)控》估計，從2018年到2024年，全球乘客里程將以大約5%的復合年增長率（CAGR）增長。在2017年至2025年期間，北美和歐洲航空航天軋制產品市場的鋁需求預計每年增長2%。

圖為肯聯(lián)的內部分析，CAGR：復合年均增長率

肯聯(lián)的鋁制品主要有四種類型：

1.可以加工成特定形狀的板材，如艙壁；

2.機身和機翼蒙皮用薄板；

3.結構件（如縱梁）的擠壓件；

4.精密鑄件：肯聯(lián)可提供各種定制部件，如門框或發(fā)動機齒輪箱等；

圖為肯聯(lián)鋁制品具體在飛機上的應用

肯聯(lián)有五類產品方案：Airware?、板材和擠壓件、預加工服務、精密鑄造和攪拌摩擦焊、產品回收。

產品方案一：Airware?

肯聯(lián)一直在致力于開發(fā)先進的Airware?技術。Airware?是專為飛機和航天器結構量身定制的高性能鋁鋰合金，它可有效減重，降低油耗并優(yōu)化廢品回收利用。Airware?合金已被空客、龐巴迪公司、達索航空公司以及SPACEX8和Space15等航天器制造商采用。美國航空界將這種新材料稱為“超級合金”，被美刊評為2013 年航空十三個重大事件之一。Airware?系列屬于第三代鋁鋰合金，它在添加鋰元素時，更加注重合金強度與疲勞裂紋擴展性能之間的平衡。

圖為7050-T745和Airware?2050的75mm鋁板性能對比

這項技術是肯聯(lián)鋁業(yè)耗時10年苦心鉆研的結果，將為飛機制造商帶來三大關鍵優(yōu)勢：

一是減重，Airware?較低的密度和改進的材料性能使結構設計得以優(yōu)化，從而實現(xiàn)了重量和碳排放的減少。結合先進的焊接和飛機航空結構的重新設計，Airware?可減輕25%的重量；

二是有卓越的抗腐蝕和抗金屬疲勞特性，可將重大維護間隔時間延長至12年；

三是100%可循環(huán)性，不斷被回收利用且保持性能不變，這有助于航空航天業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

圖為Airware?合金在整個機身結構的應用

它目前的應用包括機身蒙皮、縱梁、地板結構和座椅軌道、窗框以及大型內部機翼和機身組件。

Airware?系列屬于第三代鋁鋰合金，圖片來自「戰(zhàn)略前沿技術」

2010年，肯聯(lián)在A350 XWB上引入了Airware?技術，從而開始了與空客的合作關系。肯聯(lián)還與參與改善空客的供應鏈和回收解決方案，減少價值鏈上的庫存。這些舉措持續(xù)支持著空客的A320NEO和A350 XWB等關鍵項目的擴大。

產品方案二：板材和擠壓件

隨著航空結構在設計上變得越來越復雜，需要越來越大的板材?？下?lián)可提供所需尺寸的裸板或半成品零件?？下?lián)可加工36米長和3.8米寬的零件并鉆孔，具備在非常大的機翼蒙皮面板上提供完整的機器表面處理，確保組件可以安裝在飛機上。

肯聯(lián)的擠壓件有硬質合金和半硬質合金，可生產包括直徑達305 mm和1000多種不同形狀的棒材。

擠壓管和擠壓拉制管類產品尺寸范圍從外徑為2 mm至160 mm，且壁厚不等。肯聯(lián)還可為航空鍛造提供長達5米、直徑860毫米的坯料。

產品方案三：預加工服務

在一個典型的制造過程中，無論是大塊還是碎片，從板材到成品大約90%的金屬以廢料的形式被去除。

肯聯(lián)的預加工業(yè)務可最大限度地降低客戶成本和優(yōu)化生產方案。

產品方案四：精密鑄造和攪拌摩擦焊

砂型鑄造適合用來生產復雜的鋁合金零件，肯聯(lián)可為發(fā)動機（如齒輪箱、油箱和潤滑泵）和飛機的結構零件（如艙門）量身定做零件。

 圖為FSW(Friction Stir Welding)

肯聯(lián)還提供先進的連接材料解決方案。它是攪拌摩擦焊（FSW）的先驅，攪拌摩擦焊是一種先進的焊接技術，它利用摩擦產生熱量，在不熔化材料的情況下連接兩個鋁合金部件。攪拌摩擦焊不僅提高了接頭的抗疲勞、抗損傷和抗腐蝕能力，而且在優(yōu)化生產工藝的同時保證了接頭的完美無強度損失。這種在不損失任何材料性能、且可一次性完成較長焊縫、大截面的特點非常適合航空航天結構件的加工生產。

產品方案五：產品回收

鋁是一種完全可循環(huán)利用的材料，它可以循環(huán)利用而不會失去任何機械性能。鋁的回收生命周期始于工廠現(xiàn)場產生的廢料，結束于已達到使用壽命的飛機廢鋁的重熔。

肯聯(lián)的加工設備能夠提供預加工零件，使客戶生產更少的廢料，從本質上節(jié)省材料成本。預加工產生的廢屑會被自動回收從而最大限度地減少了浪費、降低產品生命周期內的溫室氣體排放。

肯聯(lián)在航空領域的四個加工平臺如上圖所示：

1.法國伊索瓦(Issoire)、美國西弗吉尼亞州的拉文斯伍德(Ravenswood)和法國蒙特勒朱伊恩(Montreuil Juigné)：綜合工業(yè)平臺

2.法國烏塞爾(USSEL)：砂型鑄造高性能航空航天部件的唯一供應商

3.瑞士瓦萊州(Valais)：生產高附加值鋁板

4.法國的沃雷普(Voreppe)的技術中心和伊索瓦(Issoire)工廠：兩個生產AirWare?的鑄造生產設施

肯聯(lián)的材料可在最先進的戰(zhàn)斗機中找到，如F-35聯(lián)合攻擊戰(zhàn)斗機。為了使洛克希德馬丁公司的噴氣式戰(zhàn)斗機更堅固、更輕，設計者選擇了肯聯(lián)的7050和創(chuàng)新性的7140合金，這種合金具有更強的耐腐蝕性。許多在役飛機，如波音F-18，也使用了肯聯(lián)的合金。

圖片來自互聯(lián)網(wǎng)公開資料

同時，肯聯(lián)的產品也在延長著現(xiàn)有飛機的壽命。在洛克希德馬丁公司的F-16上，使用Airware?2297和2098合金替換了艙壁、機身蒙皮和其他關鍵結構部件中的傳統(tǒng)材料。波音的運輸機C-17 Globemaster也廣泛使用肯聯(lián)的合金，例艙壁和大型部件等。

肯聯(lián)也是龐巴迪的長期合作伙伴，有著悠久的合作研究歷史。肯聯(lián)為許多飛機項目（如C系列、CRJ系列、Q系列、全球和挑戰(zhàn)者）提供多種多樣的軋制產品。

其余大客戶還有波音公司、達索航空公司、巴西航空工業(yè)公司、洛克希德馬丁公司、NASA, Pilatus, SPACEX, Blue Origin等。

肯聯(lián)與中國

2011年9月9日，肯聯(lián)在上海成立了肯聯(lián)鋁業(yè)貿易（上海）有限公司，注冊資本82萬美元，主要從事國際貿易、轉口貿易、保稅區(qū)企業(yè)間的貿易及貿易代理等。

肯聯(lián)鋁業(yè)還與中國商飛展開合作，探討國產大飛機C919的材料選用問題，它首次以“技術顧問”的身份出現(xiàn)在中國飛機制造市場。

現(xiàn)在有獨立鋁-鋰合金工業(yè)的國家只有美國、俄國、法國和中國?？缮a鋁-鋰合金材料的企業(yè)有美國鋁業(yè)公司的達文波特軋制廠、拉斐特擠壓-鍛造廠、肯聯(lián)鋁業(yè)公司的法國伊索瓦(Issoire)軋制廠、英國的其茨格林軋制廠（Kitts Green Works）、俄羅斯的薩馬拉冶金公司（Samara）、意大利的富西拉（Fusina）軋制廠、俄羅斯聯(lián)合鋁業(yè)公司的卡緬斯克冶金公司和我國的西南鋁業(yè)（集團）有限責任公司。

圖為肯聯(lián)鋁業(yè)公司的法國伊索瓦(Issoire)軋制廠

我國C919的前機身與中后機身62%部件都是用鋁-鋰合金制的，零部件的連接是全鉚的。這兩段機身的制造用了如此多的鋁-鋰合金，這對整個中國民航來說都是一次“零的突破”，在中國民用航空工業(yè)發(fā)展史上有著里程碑意義。這項艱難的機身鋁-鋰合金零件集成加工關由中國航空工業(yè)集團公司南昌洪都飛機制造公司成功突破。

雖然中國在小規(guī)模研發(fā)和生產鋁-鋰方面已有近60年的歷程，但都是跟蹤型的，尚未形成自己的體系，與肯聯(lián)鋁業(yè)和Arconic的水平還有巨大差距，希望「大飛機」能帶動國內企業(yè)在這一領域的探索與開拓。

肯聯(lián)官網(wǎng)：www.constellium.com