稀土鎂合金在航空航太領域中的應用

稀土鎂合金在我國航空航太領域中的應用最早可以追溯到二十世紀五十年代。那會兒,我國仿製的飛機和導彈的蒙皮、框架以及發動機機匣就都是採用的稀土鎂合金。七十年代後,我們的強擊機、直升機、導彈、衛星等也開始推廣應用稀土鎂合金,例如,直升機的發動機後減速機匣、殲擊機機翼翼肋等重要零件就是選用的ZM6合金——鑄造鎂合金三大系列之一“鎂-稀土金屬-鋯系合金”中的一種,即一種以釹為主要合金元素的高強度耐熱鎂合金。

稀土鎂合金在航空航太領域中的應用圖片

據文獻記載,鎂合金是最輕的金屬結構材料,被廣泛應用於製造飛機、戰鬥機、導彈、飛船、衛星上的重要機械裝備零件,以減輕零件重量,提高飛行器的機動性能,降低航天器的發射成本。此外,鎂合金還被廣泛應用於軌道交通、汽車和3C產品等領域。鎂合金被譽為“21世紀綠色工程材料”,因為它具有比強度/比剛度高、尺寸穩定、易於加工成形、導熱導電性好、阻尼減振、電磁遮罩和容易再回收等優點。

然而,鎂合金在航空航太領域的應用是受限的。因為鎂合金強度偏低,尤其是高溫強度和抗蠕變性能較差。而且,鎂合金鑄件容易形成縮松和熱裂紋,成品率低,鎂合金變形件塑性加工條件控制困難,導致組織與力學性能不穩定。針對這些問題,我國科研人員經過二十多年的探索與開發,終於在鎂合金新材料與新工藝方面取得了較大的進展。

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鎂合金新材料方面,基於稀土元素可有效提高鎂合金的力學性能和耐熱性能,科研人員研發了兩種新型稀土鎂合金,即JDM1鑄造鎂合金和JDM2鑄造鎂合金。其中,JDM1鑄造鎂合金是一種低稀土含量的鎂合金,其典型的室溫力學性能為屈服強度140MPa、抗拉強度300MPa、延伸率10%;JDM2鑄造鎂合金是一種高稀土含量的鎂合金,其典型的室溫力學性能為屈服強度240MPa、抗拉強度370MPa、延伸率4%。與傳統商用WE54高強度耐熱鎂合金相比,JDM2鎂合金具有更好的高溫與低溫力學性能。

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鎂合金新工藝方面,近日,有好消息傳來——包鋼稀土院成功研製大尺寸稀土鎂合金棒材。據國資委網站報導,近日,包鋼稀土院中試基地與東北大學、上海交通大學合作研發了半連續鑄造技術,突破性解決了大尺寸稀土鎂合金棒材內應力大、徑向晶粒尺寸差異大、力學性能不均等技術難點,成功研製出直徑550mm的大尺寸稀土鎂合金棒材,標誌著大尺寸、高品質鍛造輪轂及擠壓型材的低成本化成為可能,處於國內領先地位。同時,包鋼稀土院引進QC830冷室壓鑄系統,實現年產300噸稀土鎂合金薄壁器件製備能力,加速推進稀土鎂合金材料在下游領域的應用。

最後,小編想說,我國是一個鎂合金資源大國和稀土資源大國。如何才能將我國的資源優勢發揮出來以在國際競爭中占得先機呢?只有通過不斷磨練技術,讓我們的新型稀土鎂合金材料達到世界先進水準!你們覺得呢?

 

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