镁科研:上海交大高强耐热镁稀土合金再立新功

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“高原之王”新一代直升机采用新一代高性能镁稀土合金材料,突破性地实现了关键部件的轻量化,为新型镁合金材料首次在重大装备项目上实现批量应用跨出了关键一步,上海交通大学轻合金精密成型国家工程研究中心的吴国华教授科研团队,在中心主任丁文江院士的领导下,为项目的顺利实施做出了重大贡献。

吴国华教授意识到了镁在未来应用的前景广阔,自2002年起,他开始了高品质镁稀土合金熔体的制备技术研究,潜心研究镁合金熔体纯净化与细化处理关键技术。针对镁合金易氧化燃烧、夹杂难以去除、稀土元素成分因损耗而难以控制的难点,发明了集熔体保护、净化、细化于一体的镁稀土合金复合处理新方法与装备,大幅度提升了镁熔体纯净度,并有效降低了稀土烧损率,攻克了深度纯净化及稀土损耗有效控制的关键难题。在细晶化与凝固组织调控方面,发明了锆复合细化剂与细化方法,开发了镁合金在线成分检测与凝固组织控制的方法及装置,有效调控了镁合金熔体的预结晶组织与结构,实现铸态组织微细化和均质化。

针对现有镁合金材料强度低、耐热性差、成型工艺与装备落后等关键问题,利用开发的新型高强耐热镁稀土合金材料,并采用系列成套原创性工艺与技术,突破了铸件表面质量差、尺寸精度低及热处理变形等应用瓶颈,攻克了镁合金构件的精确控形与控性关键难题,首次实现了大型复杂薄壁高强耐热镁合金部件树脂砂型低压铸造,开发了多种航天航空关键重要部件,减重达25%以上,保证了国家重点型号的顺利实施,大幅度提升了新一代装备的战技指标。满足了国家重大战略需求。为国防工业的发展做出了重要贡献,产生了显著的社会效益。

2011年始,吴国华在某研究所及上海交大的支持和配合下,开始了大型复杂高强耐热镁稀土合金铸件从无到有的研发。通过大量的试验与技术攻关,攻克了铸件热裂、变形、成分偏析、缩孔缩松、组织与性能不均匀等系列难题,研制成功了满足应用需求的合格产品。

2014年,吴国华团队首次采用高强耐热新型镁稀土合金精密砂型低压铸造成型工艺,完成了我国某高超声速飞行器镁稀土重要部件的研制与生产任务,首次采用新一代镁稀土合金替代钛合金,成功铸造了大型复杂异型薄壁形状的主承力部件,多次飞行试验均获巨大成功,使我国在航空航天领域高强耐热镁稀土合金的应用成为首创,为我国国防事业做出了重大贡献。该科研成果于2017年获得了国防技术发明一等奖,受到用户高度评价。

吴国华教授表示,我国应充分发挥镁与稀土资源优势,集中力量,聚焦高性能镁稀土材料及控形控性技术开发与应用,加强原始创新,提倡自主设计,促进自主应用,形成中国特色航空航天用镁合金材料标准体系,使镁合金成为中国轻量化材料的王牌,为我国航空航天工业的快速发展提供强有力的材料技术支撑,继而把中国镁稀土材料推向世界,将我国镁与稀土资源优势转化为经济优势,促进我国镁及稀土产业的发展。

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本文作者2022-5-13 13:43
镁途
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