先进镁合金材料和其在航空航天领域中的应用

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1、万方数据第28卷第2期航天器环境工程2011年4月SPACECRAFTENvlRoNMENTENGINEERING103先进镁合金材料及其在航空航天领域中的应用丁文江，付彭怀，彭立明，蒋海燕，王迎新，吴国华，董杰，郭兴伍(上海交通大学轻合金精密成型国家工程研究中心，上海200240)摘要：文章介绍了上海交通大学轻合金精密成型国家工程研究中心在先进镁合金材料与成型工艺的研究进展，重点介绍了JDMI和JDM2两种镁合金新材料的显微组织与强化机制，详细介绍了涂层转移精密铸造技术，大型铸件低压铸造技术、大型锻

2、件成型技术和表面超声波阳极氧化技术等4种镁合金成型新工艺，最后介绍了JDMl和JDM2合金及成型新工艺在我国航空航天领域中的应用。关键词：镁合金；精密成型工艺；航空航天；材料应用中图分类号：TGl46．2+2；TG292文献标识码：A文章编号：1673-1379(2011)02-0103-07DOh10．3969a．issn．1673—1379．2011．02．001O前言镁合金作为最轻的金属结构材料，具有比强尉比刚度高、尺寸稳定、易于加工成形、导热导电性好、阻尼减振、电磁屏蔽和容易再凹收等优点，冈此

3、被誉为“21世纪绿色工程材料”【11。镁合金已经成为航空航天、汽车、电子通信等工业领域的重要结构材料。在航空航大领域，镁合金被广泛应用于制造飞机、导弹、飞船、卫星上的重要机械装备零件12】，以减轻零件质鼍，提高飞行器的机动性能，降低航天器的发射成本。早在20世纪50年代，我国仿制的飞机和导弹的蒙皮、框架以及发动机机匣已采用镁稀七合金。70年代后，随着我国航空航天技术的迅速发展，镁合金也在强击机、育升机、导弹、卫星等产品上逐步得到推广和应用。例如：ZM6铸造镁合金已经用于制造直升机尾减速机匣、歼击机翼肋

4、及30kW发电机的转了引线压板等重要零件；MB25稀土高强镁合金已代替部分中强铝合金，在强击机上获得应用【3J。目前，我国航空航天领域对减重的迫切需求为镁合金新材料的开发与应用提供了机遇与挑战。限制镁合金材料在航空航天领域应用主要有两个因素：1)材料强度偏低，尤其是高温强度和抗蠕变性能较差；2)镁合金铸件容易形成缩松和热裂纹，成品率低，镁合金变形件塑性加工条件控制困难，导致组织与力学性能不稳定。作为我国重要的镁合金研发和技术转移中心，上海交通大学轻合金精密成型国家工程研究中心针对以上两个制约冈素，展开

5、了系统深入的研究，经过20多年的探索与开发，在新材料与新工艺方面取得了较大突破。本文重点介绍J二海交通大学开发的2种新型镁合金材料与4种镁合金制备新工艺，以及其在我国航空航天领域中的应用。1镁合金新材料的研发为了提高镁合金的强度，上海交通大学近年来对各个Mg—RE系合金重新进行了审视，系统研究了Mg_Nd_Znl46l、Mg-Gd[7]、Mg．Gd_YIs-101、Mg-Gd-Nd[111、Mg-Gd-Smll21,Mg-Gd-Zntl31、Mg-Gd-Ag[14l,Mg-Y-Ndll51、Mg．Y-

6、Sm[16】、Mg．Dy-Gd-Nd[17】、Mg．Y-Gdll8】、Mg—Sm—znBgl等多个Mg．RE系合金，重点探讨了合金的强化与韧化机制，研究发现JDMl和JDM2镁合金具有优良的综合力学性能，下面霞点介绍这两种合金的显微组织与强韧化机制。1．1JDMl镁合金JDMl铸造镁合金是一种低稀土含量的镁合金，其典型的室温力学性能为屈服强度140MPa、抗拉收稿日期：2011-02—1l；修回日期：2011-02．23基金项目：国家973重大基础项目(编号：61330)作者简介：丁丈江(1953一)

7、，男，教授，“973计划”首席科学家，中国镁业协会副会长，主要从事高性能镁合金的研制，先进镁合金h_r-技术的研发和轻合金的产业化应用与推广。E-mail：wjding@sjtu．edu．cn。万方数据!坚些墨垡些蝗l蜓———————————型!些二强度，ooMn、延忡术10％，热型ffj钍微自l纵蛐粥l所小，铸态的JDMl镁台金土要由镁旗体(ft-Mg)和离异共舶Mg-2Nd相构成。固溶处理后，{JJ牛离异或析出的』E品M212Nd相同溶进入蕞体，同H{A“植内部J口成细小弥散干u，如H2所示。返耻

8、细小_i6：敞相为龠zr化台物，节椭球状希埘片状，Il『f究嵌1月椭球状的为Zr-H化合物，ml龇片状的为Zn-Zr化合物，j￡他音zr化俞物仍前进一步确认。JDMI铸遗镁台金母终使J{

9、状态为200℃峰fI_【时教态(即T6奄)，田溶处理态合金经过叫，效0t淀强化后台盒强幢进步提高．时效沉淀强化对窜湍埘服强度的贡献率tl一60％以上(表1)，越JDMI铸造镁合金最4-竖的强化机制。200℃峰恤时嫂时B“和p7业稳丰}I同时存在，分别如吲3中黑色I』白色