轻质镁合金材料在航空军工领域中扮演不一样的角色


稀土镁合金的应用性能优势,主要体现在耐高温和高强度方面,通过加入稀土元素合金化,能显著提高镁合金的强度和耐热温度。国外已将耐热稀土镁合金应用到飞机蒙皮、导弹舱体、卫星空间结构件、飞船框架、发动机引擎盖、发动机汽缸体和变速箱壳体等零部件上。随着社会经济发展,在军工领域和民间领域均有更大的拓展。

目前,镁合金主要在武器装备的非承力或次承力件上应用。随着镁合金强度、耐热性、耐蚀性的提高,开始了镁合金发动机箱体、中高速导弹舱体、机载设备和单兵武器等重要结构件应用的探索,并努力向武器装备主承力结构件过渡。

镁合金是减轻武器装备质量,实现武器装备轻量化,提高武器装备各项性能的理想结构材料。武器装备的需要,推动了高性能镁合金材料及应用技术开发的发展。在军工方面,以稀土金属钕为主要添加元素的ZM6铸造镁合金已用于直升机减速机匣,歼击机翼肋及30kw发电机的转子引线压板等重要零件,随着冶炼和加工技术的进步,价格的降低,武器装备轻量化要求的日益提高,镁合金在武器装备的应用需求越来越大。

在我国,为了武器装备的轻量化,一方面要从设计和材料融合互动的角度充分挖掘现有材料应用的轻量化潜力,另一方面,用发展的眼光看,要积极探索新材料的轻量化特性,把握新材料发展为轻量化提供的机遇。因此我国航空航天、国防军工、轨道交通、汽车等领域对材料轻量化都提出了迫切要求。就航空器而言,材料轻量化带来的经济效益和性能改善十分显著。专家指出,商用飞机与汽车减轻相同重量带来的燃油费用节省,前者是后者的近百倍,而战斗机的燃油费节省又是商用飞机的近十倍,更重要的是其机动性能改善可以极大的提高其战斗力和生存能力,具有重要战略意义。实验研究证明,航天飞行器每减重1g,可节省发射燃料4kg,而飞机减重1磅的经济效益;商用机为300美元,战斗机为3000美元,航天器为30000美元。

航空航天和武器装备上使用的材料工况条件恶劣,经常需要在震动、沙尘、腐蚀、高温等苛刻环境下服役,这是稀土镁合金如WE43、WE54被广泛应用于新型航空发动机齿轮箱和直升机的变速系统中,如某公司的S-92型直升机和贝尔BA-609型倾斜旋翼飞机和欧洲的NH90直升机。

镁合金被广发应用到制造飞机部件,如发动机部件、座椅、踏板、起落轮、飞机座舱棚框架、涡轮喷气发动机机罩以及各种无线电设备底座等。从中长期发展看,国际上武器装备的轻量化是镁合金等轻质结构材料应用研究与开发的主要推动力,研究和开发高强高韧镁合金、耐热镁合金及其表面防护的有关技术与未来武器装备轻量化发展趋势一致,高性能镁合金材料在国防军工领域的开发应用势头不可逆转。


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本文作者2019-3-18 10:27
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