編者按：2018年以來，中國科協組織全國學會等科技共同體，面向廣大科技工作者徵集評選重大前沿科學問題和工程技術難題，在中國科協年會上發佈。 四年來，共評選、發佈了130個問題難題，130餘個學會參與推薦。 中國機械工程學會連續四年參與推薦，併入選4個問題難題。 本問題由大連理工大學高性能精密成形研究所提出
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鋁合金：以金屬鋁為基體，加入Cu、Mg、Si等元素形成的合金材料。 鋁合金密度為2.73g/cm3，約為鋼的1/3。 由於合金化作用，鋁合金具有高比強度（單位品質提供的強度），而且表面形成保護膜，其耐腐蝕性能要遠勝鋼鐵。
超低溫雙增效應：通常情況下，鋼鐵等金屬材料深冷后出現冷脆，是十分有害的現象。 包括鋁合金在內的金屬材料都是具有強度與塑性倒置的關係，即強度高、塑性低;強度低、塑性高。 但是，我國學者研究發現，鋁合金在超低溫條件下強度與塑性同時增加，從而具有反常的塑性與硬化同時提高的雙增效應。
工程背景
鋁合金因具有高比強度、高比剛度和良好的抗腐蝕性能，成為火箭、飛機的主體結構材料，結構品質佔比達50%以上。 隨著新一代運載火箭、飛機、高鐵及新能源汽車對輕量化、大承載、高可靠、長壽命要求的大幅提升，迫切需求採用整體結構代替分體拼焊結構。 但是，由於高強鋁合金，尤其AlLi、AlZn合金等，常溫塑性差、硬化能力低，整體成形時應力狀態複雜，極易開裂，是長期困擾產業界的國際難題。 熱成形雖能提高鋁合金塑性，但其出現軟化現象，易導致其集中變形而發生局部變薄，其承載能力被降低。 在製造此類整體結構鋁合金薄壁曲面件時，現有的冷成形和熱成形技術均面臨巨大挑戰，甚至無法克服的難題。
科學發現
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鋁合金在超低溫條件下強度與塑性同時增加，從而具有反常的塑性與硬化同時提高的雙增效應。 在液氮溫度（-196°c）條件下，鋁合金的延伸率（反映塑性高低）和硬化指數（反映硬化能力強弱）相對常溫能提高約1倍（圖1）。 2219鋁合金板材在液氮溫度下的延伸率和硬化指數能夠分別提高到45%和0.5以上。 超低溫條件下，鋁合金不僅未冷脆，還顯著提高變形能力，獲得成形領域科學家夢寐以求的優異成形性能。
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