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                            “高性能稀土鎂合金”已實現大批量生產

                            放大字體  縮小字體 發布日期:2018-12-26
                            核心提示:稀土一直被譽為工業味精,作為軍工領域的重要原材料,制造出來的武器不僅能大幅增強性能降低重量,而且會使武器攻擊力呈幾何上升
                             稀土一直被譽為“工業味精”,作為軍工領域的重要原材料,制造出來的武器不僅能大幅增強性能降低重量,而且會使武器攻擊力呈幾何上升。我們都知道稀土需要加工提純后才能使用,有些稀土礦會富含一些其他礦物元素,我國依據此理論便研究出了另一種復合稀土——稀土鎂合金。

                            稀土鎂合金是指含有稀土元素的鎂合金,而鎂合金在工程應用中屬于最輕的金屬結構材料,具有強度高,減震性好,易加工等優點,與稀土一樣在航天軍工等領域有著巨大的應用市場,巧合的是我國也是鎂資源的生產和出口大國,經過科研人員在鎂合金領域不斷深入研發,開發出了一系列含有稀土的鎂合金,具有高強度,耐高溫,耐腐蝕等優良性能,對我國導彈研發具有重大意義。

                            針對xx飛行器等國家重大工程對高性能鎂合金材料及其制備加工技術的迫切需求,上海交大“金屬基復合材料國家重點實驗室”將中國優勢資源的鎂與稀土相結合,在國防973、國防科工局重點研究項目、089專項的支持下,持續20余年的研究,解決了鎂合金強度低、難變形、不耐熱、易腐蝕等關鍵科學問題;攻克了凈化困難、成型性能差、性能不穩定等關鍵應用瓶頸,研制出中國特色高性能鎂稀土系列合金及其國防領域輕量化制品,并應用于多種關鍵航空航天型號,實現了重大突破。

                            首先,高性能鎂稀土合金及其軍用制品研制項目發明了國際領先水平的高性能鎂稀土合金材料。闡明了重稀土元素在鎂中的大固溶度的特殊成因,調制出了垂直于滑移基面的高效析出強化相,并確立了其時效析出序列及層錯強化機制,發明了抗拉強度≥500MPa的高強鎂合金;發現了重稀土、鎂及鋅原子在一定條件下能形成具有高溫穩定性的長周期有序結構(LPSO),發明了300℃下抗拉強度≥300MPa的耐熱鎂合金;發現非稀土元素微合金化能促進非基面多滑移系開動,發明了伸長率超過20%的高強高塑鎂合金;上述三種合金均已列入國家標準GB/T 19078-2016,國際標準ISO-16220正在審定中。

                            其次,該項目發明了鎂稀土合金熔體復合處理方法與裝備。首次提出了鎂熔體中稀土元素動態損耗補償方法,研制了鎂稀土合金專用精煉與覆蓋熔劑,系統集成了鎂熔體保護、凈化、細化于一體的復合處理裝備,解決了鎂稀土合金深度純凈化及稀土損耗有效控制的世界性難題;發明了鎂稀土三元中間合金及鎂鋯復合細化劑的共電解制備工藝,使成本降低了三分之二,有效調控了鎂合金熔體的預結晶組織與結構,實現鑄態組織微細化和均質化。

                            再次,該項目發明了鎂稀土合金構件鑄造與變形系列核心技術。發明了水平上升大型低壓鑄造新方法新工藝與鎂合金阻燃涂料,突破了大型復雜鎂合金鑄件充型過程中氧化燃燒、鑄件尺寸精度低、表面質量差的瓶頸;發明了大壓縮塑性變形制備超細組織材料的系列技術,構建了稀土鎂合金高溫蠕變機制圖,開發了晶粒細小、織構弱化的大型復雜變形部件的成型工藝;綜合解決了大型復雜鎂合金零件的鑄造與變形過程精確控形與控性關鍵難題。

                            最后,該項目發明了鎂合金表面處理新方法與新工藝。發明了形成致密耐蝕膜層的表面均勻化前處理新工藝、鎂合金陽極氧化用離子離換膜電解槽及其氧化方法,鎂合金超聲陽極氧化與著色方法及裝置,解決了鎂合金陽極氧化用電解質溶液不穩定、鎂合金表面化學成分和電化學不均勻的難題,使表面膜層更加均勻、致密,大大提高了陽極氧化膜層的防護性能;膜層中性鹽霧耐蝕性能2000h條件下保護評級達到10級;實現了工業規模應用。

                            該項成果將發明的鎂稀土合金與創新的工藝結合,首次實現了大型復雜高性能鎂稀土合金航天與航空主承力結構部件設計與制造。研制了30余種大型復雜國防關鍵部件,其中實現(型號)典型應用的有:089專項xx飛行器三角翼,已成功試驗多次,累計供貨20件;新型Z20直升機機匣50余套,XX反坦克導彈殼體已轉讓批量生產,累計供貨近萬件,均為世界首次。xx導彈用FS-x渦扇發動機中介機匣40余套、YJ-21導彈艙30余套、HQ16導彈艙體50余套,均已實現批量供貨。已經完成研制的有:xxx戰機導彈彈射架完成飛行試驗,單機實現減重60公斤;空天飛機系列部件20余套,均實現減重25%以上。

                            該項成果實現了鎂稀土合金研發和應用的世界性超越,對我國武器裝備的輕量化具有重大作用。本項目共授權發明專利60余項,發表高水平學術論文190余篇,論文引用次數4300余次。相關研究成果已推廣到汽車及其它民用領域,具有顯著的經濟效益和社會效益。近三年新增產值5億多元,新增利稅1億多元,新增節支總額2000萬元。大力促進了我國優勢資源鎂及稀土產業的發展。本項目建立了具有自主知識產權的鎂稀土合金的技術體系,總體上達到了國際領先水平。

                            值得一提的是,鎂合金此次應用的一系列武器中,有一款導彈最引人矚目,大家也比較熟悉,那就是幾經測試的WU-14高超音速飛行器。

                            WU-14我國官方早在兩年前就已經曝光了其外形特征,采用火箭發射至近地軌道,然后自行進入亞軌道空間,氣動外形采用“乘波體”升力結構,而“乘波體”結構的兩側飛翼正是由稀土鎂合金打造。

                            我們先來解釋下乘波體,這是一種比較適合進行高超音速飛行的外形結構,依靠彈頭前沿激波的壓力產生升力,由于WU-14需要頻繁再入大氣層進行機動變軌飛行,空氣阻力會使WU-14周圍產生極高的大氣摩擦溫度,而且飛行速度在8-12馬赫

                            一般材料根本無法承受高溫高速飛行,而基于高強度稀土鎂合金打造的WU-14高超音速武器就完全沒問題,這也是未來我國新一代跨洲際打擊的核心力量。

                            俗話說基礎材料決定上層建筑,就好比美國高端裝備武器離不開稀土,我國材料領域幾十年前就開始進行戰略布局,西方領先的我們大力突破,西方沒有的我們充當領先者。

                            如今已經小有成就,基于稀土鎂合金的高超音速武器西方目前還沒有任何成功應用的型號,這一次我們再次站在世界頂端。我國高超音速武器也絕不是靠運氣研發成功,除了科研人員的努力拼搏外,中國的戰略眼光可是非常之高。

                            消息來自網絡
                             

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