[00022749]高强耐热镁合金材料及其液态成型技术

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。不过，很多民用和军用产品都对材料的强度特别是高温强度以及成型性提出更高的要求，但现有常用的商业镁合金室温和高温强度较低，难以满足上述产品的性能要求；同时，大型复杂结构镁合金铸件一般采用砂型铸造成型工艺，铸件内部质量和显微组织控制难度大，对铸造工艺技术提出了较高的要求。因此，若要推广镁合金材料在上述领域的大规模应用，必须解决镁合金室温和高温强度较低且液态成型性较差的关键技术难题。

基于以上考虑，本项目经过多年的研究，开发了多种高强耐热镁合金，如JDM1和JDM2，其表现出较好的综合力学性能，甚至高于传统高强度商业镁合金ZK60和在镁合金中具有最高强度的WE54，将有望作为结构材料应用于汽车和航空航天等领域。同时，本项目通过计算机辅助设计、增加铸铁芯头和铸铁芯座、涂层转移、镁熔体多级复合净化等多种技术创新，发明了镁合金液态精密成型技术。通过上述一系列研究工作，本项目获得了能满足大型复杂结构铸件的高强耐热镁合金材料和液态精密成型技术，改善了铸件力学性能和铸造工艺的稳定性，提高了铸件的成品率。

创新性、先进性：

本项目基于汽车和航空航天等领域对高性能镁合金材料的需求，并针对现有镁合金强度低、耐热性差的难点，从稀土合金化角度出发，以我国富有的Nd、Gd、Y、Sm、RE等稀土元素（尤其是重稀土元素）进行合金化的技术路线，从而进行Mg-RE-X系多元合金的成分优化设计，发现了Mg-Nd系和Mg-Gd-Y系合金中新的时效析出强化相，探明了Mg-Nd系和Mg-Gd-Y系合金的时效析出序列以及高密度析出相垂直于镁基面从而有效阻碍位错运动的强化机制，并利用细晶、析出相和LPSO结构的多因素复合强化作用开发了高强耐热镁合金JDM1和JDM2。

同时，针对镁合金化学活性强、成型过程中易与铸型材料发生化学反应甚至燃烧，以至铸件表面质量差、精度低的应用瓶颈问题，发明了镁合金金属型铸造涂料，创新了非占位式转移涂料及涂层转移制芯技术，开发了镁合金砂型铸造用树脂自硬砂与树脂砂砂型铸造用阻燃剂，发明了镁合金低压铸造坩埚的密封材料与铸造升液管涂料，研制了镁合金涂层转移砂型精密低压铸造工艺。攻克了镁合金铸造充型过程中易氧化燃烧的难题，大幅度提高了铸件的尺寸精度与表面质量。

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，特别适用于铸造大型复杂结构铸件，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、高性能以及液态精密成型技术的要求，本项目已研制了多种高强耐热镁合金材料，如JDM1和JDM2，同时开发了多种镁合金精密成型技术，已产生了显著的经济效益，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及其液态成型技术等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：

高强耐热镁合金液态精密成型技术示意图和生产现场图

项目合作要求：

上海交通大学提供高强耐热镁合金材料及其液态精密成型的相关技术和专利，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设计高强耐热镁合金液态精密成型的关键设备，具体后续详谈。