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吳國華教授主持的直升機鎂合金機匣通過首套評審驗收 !
2016年8月12日，中國航空發(fā)動機集團在長沙組織召開了國家新型直升機鎂合金機匣首套試驗件交付評審會。該套機匣包括中減機匣、尾減主機匣及端蓋，項目由上海交大輕合金精密成型國家工程研究中心吳國華教授主持研制。課題組利用具有中國資源特色的鎂與稀土合金材料，通過優(yōu)化合金成分設計，并采用全套自主開發(fā)的低壓鑄造成型技術，攻克了鎂合金易氧化燃燒、氧化夾雜、縮孔縮松、偏析嚴重等一系列技術難題。
會議成立了評審組，聽取了用戶單位作的《尾減機匣質(zhì)量復查報告》、《尾減輸出端蓋質(zhì)量復查報告》、《中減機匣質(zhì)量復查報告》，經(jīng)質(zhì)詢、討論和查看實物，并與相應進口部件進行了對比分析，認為全套鑄件力學性能、表面硬度、化學成分、X光檢測、熒光檢測、尺寸、外觀等均滿足要求。一致認為上海交通大學研制的3種鎂合金機匣鑄件符合設計圖樣及技術協(xié)議要求，完全可以實現(xiàn)進口替代。會議一致贊同首套鎂合金機匣鑄件通過評審驗收。
吳國華
教授，博士生導師。上海市優(yōu)秀學科帶頭人，韓國機械與材料研究院高級訪問學者。上海交通大學材料學院院長助理，上海航天先進材料及應用技術聯(lián)合實驗室主任，輕合金精密成型國家工程研究中心副主任，材料能量場研究室主任。
2000年8月獲華中科技大學材料加工專業(yè)博士學位，2002年5月上海交通大學材料學院博士后出站。全國鎂合金材料與應用技術專業(yè)委員會副理事長、中國鑄種鑄造及有色合金技術委員會委員、全國鑄造材料及工藝專業(yè)委員會委員、全國消失模鑄造專業(yè)委員會委員、全國熱成形標準技術委員會委員。“Transactions of Nonferrous Metals Society of China ”雜志、“China Foundry”雜志、“中國有色金屬學報”雜志、“鑄造”雜志、“特種鑄造與有色合金”雜志、“鑄造設備與工藝”雜志編委。
近幾年，已主持或參與國家973計劃課題、國家航天重大專項、國家航空重大專項、國家863計劃、國家發(fā)改委新材料示范工程、國家十五攻關計劃、國家十一五科技支撐計劃、國家自然科學基金、上海航天基金等科研項目40余項。
獲國家及省部級科技獎勵6項。在國內(nèi)外重要刊物上發(fā)表學術論文150余篇。作為第一發(fā)明人已授權國家發(fā)明專利20余項。教學研究成果“《材料加工原理》課程改革與探索”獲上海市教學成果一等獎。
主要研究方向為：高性能輕合金材料開發(fā)、液態(tài)精密成型、半固態(tài)成型、材料綠色制備。
吳國華及其課題組在國家航天重大專項、航空重大專項、973計劃、總裝預研與軍品配套課題等項目支持下，利用我國鎂與稀土優(yōu)勢資源，發(fā)展了具有獨立自主知識產(chǎn)權的高性能航天航空鎂合金材料、制備與成型加工技術和應用技術，攻克了現(xiàn)有鎂合金強度低、耐熱性差、成型性差的技術難題，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，材料輕量化帶來的經(jīng)濟效益和性能改善十分顯著。鎂合金具有密度小，比強度、比剛度高，阻尼減震性、切削加工性、導熱性好，電磁屏蔽能力強等優(yōu)點，是目前應用最輕的金屬結構材料，近年越來越受到重視。
吳國華說，商用飛機與汽車減輕相同重量帶來的燃油費用節(jié)省，前者是后者的近100倍;而戰(zhàn)斗機的燃油費用節(jié)省又是商用飛機的近10倍，更重要的是其機動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。而飛機減重1磅的經(jīng)濟效益：商用機為300美元，戰(zhàn)斗機為3000美元，航天器為30000美元。
我國航天航空與國防工業(yè)制定了明確的輕量化目標，減重已成為我國航天航空、國防工業(yè)發(fā)展的一個重要且緊迫任務。
自主創(chuàng)新結碩果
近幾年，上海交通大學輕合金精密成型國家工程研究中心在中國工程院院士丁文江的領導下，在高性能鎂合金材料開發(fā)及應用方面取得了一系列重大科研成果。
吳國華及其課題組通過努力闡明了稀土鎂合金強韌化理論與耐熱機制，開發(fā)了國際領先水平的高強耐熱新型鎂稀土合金材料，力學性能尤其是高溫力學性能比現(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態(tài)損耗機制，發(fā)明了稀土鎂合金復合凈化系統(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)用復合細化鎂合金凝固組織的方法，有效調(diào)控了鎂合金熔體的預結晶組織與結構，實現(xiàn)了鑄態(tài)組織微細化和均質(zhì)化。攻克了鎂合金鑄造充型過程中易氧化燃燒的難題，突破了大型復雜鎂合金鑄件的尺寸精度低、表面質(zhì)量差的瓶頸?；谏鲜龅目蒲泄ぷ?，吳國華課題組申請與授權了國家發(fā)明專利30余項，發(fā)表了高水平學術論文80余篇。
該課題組首次實現(xiàn)了大型復雜高強耐熱鎂合金部件制造，研究成果已在航天、航空等多個國家重大專項中獲得應用，具有極大的社會效益，為國防工業(yè)的發(fā)展做出了貢獻?？蒲谐晒?ldquo;高強耐熱鎂合金材料及其在航天航空領域應用技術開發(fā)”在2014年被授予上海市技術發(fā)明一等獎。
2016年8月7日，上海交大輕合金精密成型國家工程研究中心吳國華教授主持的國家863計劃“輕質(zhì)高強耐熱鎂合金在飛行器結構件上的應用技術研究”項目，在北京組織召開了驗收評審會。國家863計劃專家組成員及航天一院相關設計師等參加了會議。會議聽取了吳國華教授所做的《輕質(zhì)高強耐熱鎂合金在飛行器結構件上的應用技術研究》項目研究總結報告。驗收專家組一致認為：上海交通大學已按合同的要求完成了全部研究內(nèi)容，達到了項目任書中的各項技術指標要求。提交的技術資料齊全，符合合同規(guī)定。專家組一致同意該課題通過驗收。本項目針對可重復使用飛行器減重的迫切需求，開展高強耐熱鎂合金用于飛行器結構部件鑄造的技術攻關。突破了重稀土含量高的高強耐熱鎂合金延伸率低的瓶頸，攻克了樹脂砂型鑄造慢速冷卻下大型復雜薄壁框架鑄件本體組織細化與均勻強韌化等一系列關鍵技術難關，開發(fā)出了穩(wěn)定的高強耐熱鎂合金低壓砂型精密成型系列技術，并提出了面向鑄件產(chǎn)品的力學性能和損傷失效行為的綜合分析與評價方法。通過本項目研究，為拓展高強耐熱鎂合金鑄件在各類航天器(如天地往返運輸系統(tǒng)等)主承力構件上的應用提供了強有力的技術支撐。吳國華教授課題組圓滿完成了項目研制任務，受到了863計劃專家組與航天科技集團用戶的高度評價。
鎂合金基礎研究任重道遠
兼任上海航天先進材料及應用技術聯(lián)合實驗室主任的吳國華建議，我國應充分發(fā)揮鎂與稀土資源優(yōu)勢，加大國家政策支持力度，立足于產(chǎn)學研用相結合，組建航天航空用鎂合金應用及產(chǎn)業(yè)化技術創(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開發(fā)與應用，搞好頂層設計，明確工作目標，鼓勵學科交叉，組織骨干隊伍，加強原始創(chuàng)新，提倡自主設計，促進自主應用，形成中國特色航天航空用鎂合金材料標準體系，使鎂合金成為中國輕量化材料的王牌，為我國航天航空工業(yè)的快速發(fā)展提供強有力的材料技術支撐，繼而把中國鎂稀土材料推向世界，將我國鎂與稀土資源優(yōu)勢轉化為經(jīng)濟優(yōu)勢，促進我國鎂及稀土產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。