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攻克鎂合金技術(shù)難關(guān)
發(fā)布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司www.jshcn.cn
更新時(shí)間：2015-07-20
我國(guó)的原鎂產(chǎn)量居世界首位，是鎂資源大國(guó)、生產(chǎn)大國(guó)和出口大國(guó)，但是發(fā)展卻不平衡，屬于典型的以犧牲資源和環(huán)境為代價(jià)的原料出口型工業(yè)，推進(jìn)鎂合金材料及其應(yīng)用技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)具有重要意義。
近日，在長(zhǎng)沙舉辦的“2015年全國(guó)輕合金材料科學(xué)與技術(shù)發(fā)展研討會(huì)”上，上海市優(yōu)秀學(xué)科帶頭人、上海交通大學(xué)輕合金精密成型國(guó)家工程研究中心副主任、博士生導(dǎo)師、教授吳國(guó)華作了“輕質(zhì)高強(qiáng)鎂合金研究現(xiàn)狀與展望”的特邀報(bào)告。
我國(guó)的原鎂產(chǎn)量居世界首位，是鎂資源大國(guó)、生產(chǎn)大國(guó)和出口大國(guó)，但是發(fā)展卻不平衡，屬于典型的以犧牲資源和環(huán)境為代價(jià)的原料出口型工業(yè)，推進(jìn)鎂合金材料及其應(yīng)用技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)具有重要意義。
吳國(guó)華及其課題組在國(guó)家航天重大專項(xiàng)、航空重大專項(xiàng)、973計(jì)劃、總裝預(yù)研與軍品配套課題等項(xiàng)目支持下，利用我國(guó)鎂與稀土優(yōu)勢(shì)資源，發(fā)展了具有獨(dú)立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高性能航天航空鎂合金材料、制備與成型加工技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)，攻克了現(xiàn)有鎂合金強(qiáng)度低、耐熱性差、成型性差的技術(shù)難題，取得了一系列創(chuàng)造性成果。
航天航空的迫切需求
航天航空領(lǐng)域?qū)Σ牧陷p量化提出了迫切需求，就航空器而言，材料輕量化帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益和性能改善十分顯著。鎂合金具有密度小，比強(qiáng)度、比剛度高，阻尼減震性、切削加工性、導(dǎo)熱性好，電磁屏蔽能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，是目前應(yīng)用最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，近年越來(lái)越受到重視。
吳國(guó)華說(shuō)，商用飛機(jī)與汽車減輕相同重量帶來(lái)的燃油費(fèi)用節(jié)省，前者是后者的近100倍；而戰(zhàn)斗機(jī)的燃油費(fèi)用節(jié)省又是商用飛機(jī)的近10倍，更重要的是其機(jī)動(dòng)性能改善可以極大地提高其戰(zhàn)斗力和生存能力，具有重要戰(zhàn)略意義。試驗(yàn)研究表明，航天飛行器每減重1斤，可節(jié)約發(fā)射燃料4公斤。而飛機(jī)減重1磅的經(jīng)濟(jì)效益：商用機(jī)為300美元，戰(zhàn)斗機(jī)為3000美元，航天器為30000美元。
我國(guó)航天航空與國(guó)防工業(yè)制定了明確的輕量化目標(biāo)，減重已成為我國(guó)航天航空、國(guó)防工業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要且緊迫任務(wù)。
自主創(chuàng)新結(jié)碩果
近幾年，上海交通大學(xué)輕合金精密成型國(guó)家工程研究中心在中國(guó)工程院院士丁文江的領(lǐng)導(dǎo)下，在高性能鎂合金材料開(kāi)發(fā)及應(yīng)用方面取得了一系列重大科研成果。
吳國(guó)華及其課題組通過(guò)努力闡明了稀土鎂合金強(qiáng)韌化理論與耐熱機(jī)制，開(kāi)發(fā)了國(guó)際領(lǐng)先水平的高強(qiáng)耐熱新型鎂稀土合金材料，力學(xué)性能尤其是高溫力學(xué)性能比現(xiàn)有鎂合金材料提高了近一倍，揭示了鎂熔體中稀土元素動(dòng)態(tài)損耗機(jī)制，發(fā)明了稀土鎂合金復(fù)合凈化系統(tǒng)，解決了鎂稀土合金純凈化及稀土損耗的世界性難題。
該課題組還提出了電流與鋯聯(lián)用復(fù)合細(xì)化鎂合金凝固組織的方法，有效調(diào)控了鎂合金熔體的預(yù)結(jié)晶組織與結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了鑄態(tài)組織微細(xì)化和均質(zhì)化。攻克了鎂合金鑄造充型過(guò)程中易氧化燃燒的難題，突破了大型復(fù)雜鎂合金鑄件的尺寸精度低、表面質(zhì)量差的瓶頸。基于上述的科研工作，吳國(guó)華課題組申請(qǐng)與授權(quán)了國(guó)家發(fā)明專利30余項(xiàng)，發(fā)表了高水平學(xué)術(shù)論文80余篇。
該課題組首次實(shí)現(xiàn)了大型復(fù)雜高強(qiáng)耐熱鎂合金部件制造，研究成果已在航天、航空等多個(gè)國(guó)家重大專項(xiàng)中獲得應(yīng)用，具有極大的社會(huì)效益，為國(guó)防工業(yè)的發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。科研成果“高強(qiáng)耐熱鎂合金材料及其在航天航空領(lǐng)域應(yīng)用技術(shù)開(kāi)發(fā)”在2014年被授予上海市技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)。
鎂合金基礎(chǔ)研究任重道遠(yuǎn)
兼任上海航天先進(jìn)材料及應(yīng)用技術(shù)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室主任的吳國(guó)華建議，我國(guó)應(yīng)充分發(fā)揮鎂與稀土資源優(yōu)勢(shì)，加大國(guó)家政策支持力度，立足于產(chǎn)學(xué)研用相結(jié)合，組建航天航空用鎂合金應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟，集中力量，聚焦高性能鎂稀土材料及控形控性技術(shù)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，搞好頂層設(shè)計(jì)，明確工作目標(biāo)，鼓勵(lì)學(xué)科交叉，組織骨干隊(duì)伍，加強(qiáng)原始創(chuàng)新，提倡自主設(shè)計(jì)，促進(jìn)自主應(yīng)用，形成中國(guó)特色航天航空用鎂合金材料標(biāo)準(zhǔn)體系，使鎂合金成為中國(guó)輕量化材料的王牌，為我國(guó)航天航空工業(yè)的快速發(fā)展提供強(qiáng)有力的材料技術(shù)支撐，繼而把中國(guó)鎂稀土材料推向世界，將我國(guó)鎂與稀土資源優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)我國(guó)鎂及稀土產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
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