項(xiàng)目背景
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(shù)的迫切需求，本項(xiàng)目將中國優(yōu)勢資源的鎂與稀土相結(jié)合，在國防973、國防科工局重點(diǎn)研究項(xiàng)目、089專項(xiàng)的支持下，持續(xù)20余年的研究，解決了鎂合金強(qiáng)度低、難變形、不耐熱、易腐蝕等關(guān)鍵科學(xué)問題；攻克了凈化困難、成型性能差、性能不穩(wěn)定等關(guān)鍵應(yīng)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(lǐng)域輕量化制品，并應(yīng)用于多種關(guān)鍵航空航天型號(hào)，實(shí)現(xiàn)了重大突破。
本項(xiàng)目闡明了重稀土元素在鎂中的大固溶度的特殊成因，調(diào)制出了垂直于滑移基面的高效析出強(qiáng)化相，并確立了其時(shí)效析出序列及層錯(cuò)強(qiáng)化機(jī)制，發(fā)明了抗拉強(qiáng)度≥500MPa的高強(qiáng)鎂合金；發(fā)現(xiàn)了重稀土、鎂及鋅原子在一定條件下能形成具有高溫穩(wěn)定性的長周期有序結(jié)構(gòu)（LPSO），發(fā)明了300℃下抗拉強(qiáng)度≥300MPa的耐熱鎂合金；發(fā)現(xiàn)非稀土元素微合金化能促進(jìn)非基面多滑移系開動(dòng)，發(fā)明了伸長率超過20%的高強(qiáng)高塑鎂合金；上述三種合金均已列入國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 19078-2016，國際標(biāo)準(zhǔn)ISO-16220正在審定中。
吳國華教授團(tuán)隊(duì)提出了鎂熔體中稀土元素動(dòng)態(tài)損耗補(bǔ)償方法，研制了鎂稀土合金專用精煉與覆蓋熔劑，系統(tǒng)集成了鎂熔體保護(hù)、凈化、細(xì)化于一體的復(fù)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(fā)明了鎂稀土三元中間合金及鎂鋯復(fù)合細(xì)化劑的共電解制備工藝，使成本降低了三分之二，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)鑄態(tài)組織微細(xì)化和均質(zhì)化。
發(fā)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(fù)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(zhì)量差的瓶頸；發(fā)明了大壓縮塑性變形制備超細(xì)組織材料的系列技術(shù)，構(gòu)建了稀土鎂合金高溫蠕變機(jī)制圖，開發(fā)了晶粒細(xì)小、織構(gòu)弱化的大型復(fù)雜變形部件的成型工藝；綜合解決了大型復(fù)雜鎂合金零件的鑄造與變形過程精確控形與控性關(guān)鍵難題。
發(fā)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(zhì)溶液不穩(wěn)定、鎂合金表面化學(xué)成分和電化學(xué)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(hù)性能；膜層中性鹽霧耐蝕性能2000小時(shí)條件下保護(hù)評(píng)級(jí)達(dá)到10級(jí)；實(shí)現(xiàn)了工業(yè)規(guī)模應(yīng)用。
本項(xiàng)目將發(fā)明的鎂稀土合金與創(chuàng)新的工藝結(jié)合，首次實(shí)現(xiàn)了大型復(fù)雜高性能鎂稀土合金航天與航空主承力結(jié)構(gòu)部件設(shè)計(jì)與制造。研制了30余種大型復(fù)雜國防關(guān)鍵部件，其中實(shí)現(xiàn)(型號(hào))典型應(yīng)用的有：089專項(xiàng)xx飛行器三角翼，已成功試驗(yàn)多次，累計(jì)供貨20件；新型Z20直升機(jī)機(jī)匣50余套，xx反坦克導(dǎo)彈殼體已轉(zhuǎn)讓批量生產(chǎn)，累計(jì)供貨近萬件，均為世界首次。xx導(dǎo)彈用FS-x渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)中介機(jī)匣40余套、YJ-21導(dǎo)彈艙30余套、HQ16導(dǎo)彈艙體50余套，均已實(shí)現(xiàn)批量供貨。已經(jīng)完成研制的有：xxx戰(zhàn)機(jī)導(dǎo)彈彈射架完成飛行試驗(yàn)，單機(jī)實(shí)現(xiàn)減重60公斤;空天飛機(jī)系列部件20余套，均實(shí)現(xiàn)減重25%以上。
綜上所述，該項(xiàng)成果實(shí)現(xiàn)了鎂稀土合金研發(fā)和應(yīng)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(xiàng)目共授權(quán)發(fā)明專利60余項(xiàng)，發(fā)表高水平學(xué)術(shù)論文190余篇，論文引用次數(shù)4300余次。相關(guān)研究成果已推廣到汽車及其他民用領(lǐng)域，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。近三年新增產(chǎn)值5億多元，新增利稅1億多元，新增節(jié)支總額2000萬元。大力促進(jìn)了我國優(yōu)勢資源鎂及稀土產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。此外，本項(xiàng)目建立了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的鎂稀土合金的技術(shù)體系。