[00022748]镁熔体净化、晶粒细化复合处理技术

项目简介：

    镁及镁合金作为目前工业上应用最轻的金属结构材料，具有高的比强度、比刚度、优良的阻尼减震性能、优良的机械加工性能和极低的密度等优点，在汽车、电子通讯、航空航天、国防军事等领域具有极其重要的应用价值。然而镁合金的熔体处理（熔体净化、晶粒细化）却是一个需要迫切解决的难题。

    目前国内外大多采用熔剂净化镁熔体，不过，熔剂的除渣效果差、净化效率低，造成使用量较大，以致净化过程中氯盐和氟盐高温下挥发产生的某些有毒气体如HCl、Cl2等大大超过国家标准，不仅极大地污染环境，而且严重影响工人的身体健康。另外，晶粒细化对提高镁合金铸件性能起着至关重要的作用，一般是添加晶粒细化剂进行细化，不过，晶粒细化剂密度比镁大得多，易于在镁熔体中沉降，造成细化剂的大量损耗，严重影响了镁合金的细化效果。鉴于熔体净化处理与晶粒细化处理密切相关，而且均对合金力学性能有着重大影响，基于以上考虑，本项目开展了镁合金熔体净化和晶粒细化的复合处理关键技术研究，系统深入研究了镁熔体熔剂净化、气体净化、气体保护、晶粒细化的原理与工艺，重点解决了镁合金净化、元素烧损、偏析控制、晶粒细化等关键难题，提高了合金元素和晶粒细化剂收得率，控制合金元素和晶粒细化剂的偏析，提出了镁合金熔体复合处理技术原型，研制出适合镁合金熔体复合处理的专用装置。

创新性、先进性：

    本项目针对镁合金性能特点，致力于探明镁熔体纯净化和晶粒细化过程中遇到的重大应用基础问题。重点探索镁熔体纯净化过程中镁熔体-熔盐-夹杂物多相界面交互作用调控机理、晶粒细化剂损耗机制、以及熔体净化和晶粒细化的复合作用机理。从界面热力学、界面组分偏析效应以及边界层理论入手，研究镁熔体-熔盐-夹杂物界面交互作用对镁合金净化行为的影响。发明了集镁合金精炼熔剂、镁熔体除铁除硅熔剂、镁合金熔体保护装置、镁熔体净化装置和细化工艺等于一体的复合净化和细化系统。采用氯化合物与纳米活性增强剂对多相界面进行改性，通过催化强化界面交互作用，强化夹杂的迁移行为，提高熔剂的净化效率。大幅度提高镁合金的纯净度，强化镁合金材料的力学性能与耐蚀性能，促进镁合金的应用。

应用范围：

    本项目研究成果可在汽车、航空航天、国防军事等领域获得应用，如汽车座椅和车门、直升机机匣、航空发动机、导弹发射架等。

经济与社会效益：

    本项目研究成果在国家多个重大专项中获得应用。已为航天航空、国防工业配套了十余种、几百件/套关键部件，具有极大的社会效益；相关技术还在汽车等民用领域得到推广应用，实现了汽车动力部件的批量生产，促进了汽车、优势资源镁及稀土产业的发展，取得了显著经济效益。

项目进展现状：

    针对汽车、航空航天、国防军事等领域对镁合金材料高质量、高性能的要求，本项目已完成了镁合金熔体复合处理关键技术研究，已解决镁合金净化、元素烧损、偏析控制、晶粒细化等关键难题，在上述领域已获得了应用，并获得了一系列发明专利。

自主产权情况：

    本项目在高强耐热镁合金材料、镁熔体纯净化和细晶化方面获得了一系列发明专利，形成了自主知识产权的技术群。

项目相关照片：

图1 镁熔体净化装置结构示意图和实物图

图2 镁合金晶粒细化处理装置示意图

 项目合作要求：

    上海交通大学提供镁合金熔体净化和晶粒细化的相关技术和专利，为合作方生产高性能镁合金产品，或者上海交通大学为合作方生产镁合金熔体复合处理关键设备, 具体后续详谈。