飞机必须在极端恶劣的环境下运行，承受极端的温度变化、冲击载荷、摩擦和振动。这些挑战可能危及飞机部件的完整性，而解决之道在于使用特种合金与高性能材料。合金是由一种或多种金属与非金属元素融合而成的物质，它能赋予金属优异的疲劳强度、抗拉强度、高导电性以及耐磨和耐腐蚀等特性。
铝在航空航天领域拥有悠久的历史。1903年，莱特兄弟在其首次载人飞行的发动机气缸等部件中选择了铝，这也是铝合金首次经过热处理强化。四十年前，铝因其高耐腐蚀性、低成本和轻量化（比钢轻约70%）而主导了该行业，当时飞机约70%由铝制成，仅少量使用钛、石墨和玻璃纤维等复合材料。然而，随着行业需求提升，长途和国际航班要求飞机外壳和发动机部件不仅更轻，还需具备更高的耐用性、抗疲劳性和耐高温性。
如今，纯铝在飞机结构中的占比已降至约20%，主要用于非关键结构如蒙皮和内饰。例如，AA2014合金含有铬、铜、铁和镁等元素，强度高且适合焊接，但耐腐蚀性差，多用于内部结构；而AA2024合金因优异的抗疲劳性和高抗拉强度，常被制成板材用于机身和机翼。预计到2025年，全球铝需求将达到8000万吨，行业正通过推广再生合金及研发铝镍钛等新型合金来满足需求。
发动机是飞机最复杂的部件之一，其内部温度可高达2100°C，而传统超合金的熔点仅为1850°C，因此必须开发能耐受极端高温的新材料。耐热超合金（HRSAs）主要由钛和镍组成，并辅以陶瓷等非金属复合材料。镍合金因能抵抗高温、腐蚀和磨损，且具备磁性，成为结构最坚固的材料之一。此外，自20世纪70年代起使用的钛铝化合物和铝锂合金，如今正以创新方式应用。铝锂合金密度低、刚度高、抗损伤和耐腐蚀，被视为优于传统铝的先进材料；钛铝化合物在600°C下仍能保持强度和耐腐蚀性，且重量仅为镍合金的一半，正逐步取代镍基合金用于制造低压和高压压气机叶片。
此外，Ti 5553等新型钛合金凭借高强度、耐腐蚀和轻量化特性，在解决加工难题后，正被广泛用于结构部件。复合材料的使用也在增长，它们不仅有助于减重和提升燃油效率，还易于设计、成型和维修，已应用于机翼、机身蒙皮、发动机及起落架等关键部位。
先进合金通过赋予金属减重、抗疲劳和耐腐蚀等特性，显著提升了现代飞机的性能与经济效益，这一材料革新趋势对中国航空制造业提升自主创新能力、优化供应链结构具有重要的借鉴意义。