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镁新闻:上海交大吴国华教授主持的新型镁稀土合金机匣通过鉴定验收

日期:2018-11-02 22:45

  5月23日,中国航发科研部和相关主管部门在株洲联合主持召开了新型直升机传动系统镁稀土合金机匣铸造工艺鉴定审查会。会议听取了上海交通大学材料学院轻合金研究所吴国华教授、张亮助理研究员作的铸造工艺鉴定总结报告与技术汇报。

  专家一致认为,上海交通大学研发的新型镁稀土合金直升机机匣铸造工艺,攻克了合金化、熔体净化与细化、熔体保护与阻燃、铸造工艺设计、低压铸造成形、铸件热处理等系列关键技术难题,形成了工艺规范;采用低压砂型铸造成形的直升机机匣铸件,其力学性能、尺寸精度、表面和内部质量等均满足图样要求和设计指标。机匣部件通过了地面试验和试飞考核,性能稳定,使用情况良好,完全满足该新型直升机批量生产的需求。

  该直升机为我国的重大专项工程,由于传统的镁合金材料性能与该新型直升机机匣设计指标要求差距太大,无法满足使用要求,新型镁合金机匣研制已成为该直升机的关键制约瓶颈之一。吴国华教授从2010年8月起,主持该机匣新型镁稀土合金材料及其铸造成形技术研究,历时近8年,轻合金研究所科研团队在丁文江院士带领下开发出了新型高性能镁稀土合金材料,突破了一系列铸造技术瓶颈,填补了新型直升机传统系统高性能镁合金机匣的空白,满足了国家战略需求,受到相关部门的高度评价。

  吴国华,1964年7月生,现任上海交通大学材料学院教授,博士生导师;上海市优秀学科带头人,轻合金精密成型国家工程研究中心副主任,上海航天先进材料及应用技术联合实验室主任,中国镁合金材料与应用技术专业委员会副理事长。

  数年来,吴国华及其课题组在国家航天重大专项、航空重大专项、973计划、总装预研与军品配套课题等项目支持下,利用我国镁与稀土优势资源,发展了具有独立自主知识产权的高性能航天航空镁合金材料、制备与成型加工技术和应用技术,攻克了现有镁合金强度低、耐热性差、成型性差的技术难题,取得了一系列创造性成果。

  吴国华已主持国家973计划课题、国家863计划、国家自然科学基金、国家航天重大专项、国家航空重大专项、国家科技支撑计划、国家博士点基金、总装预研、国防科工局军品配套、上海航天基金等科研项目30余项。科研成果在多个国家重大航天与航空专项中获得应用,获国家及省部级科技奖励7项,在国内外重要刊物上发表学术论文180余篇,作为第一发明人已授权国家发明专利20余项。

  当前,我国航空航天、国防军工、轨道交通、汽车等领域对材料轻量化都提出了迫切需求。就航空器而言,材料轻量化带来的经济效益和性能改善十分显著。吴国华指出,商用飞机与汽车减轻相同重量带来的燃油费用节省,前者是后者的近100倍;而战斗机的燃油费用节省又是商用飞机的近10倍,更重要的是其机动性能改善可以极大地提高其战斗力和生存能力,具有重要战略意义。试验研究表明,航天飞行器每减重1克,可节约发射燃料4公斤。而飞机减重1磅的经济效益:商用机为300美元,战斗机为3000美元,航天器为30000美元。

  与铝合金、钢铁等结构材料相比,镁合金具有更加优越的轻量化潜力,发达国家非常重视高性能镁合金的开发与应用,如美国B-36轰炸机使用了8600kg镁合金零件。镁合金具有密度小,比强度比刚度高,导电导热性能好,减震与电磁屏蔽能力强,容易加工,无污染无毒性,可回收利用和环保等特点,被誉为“21世纪绿色金属结构材料”。许多国家将其视为21世纪的重要战略物资,提出了若干重大的研究与开发计划。因此认识且重视镁合金的开发与利用,意义深远。

  20世纪30年代,人们发现轻稀土元素的加入可以大大提高镁合金的综合力学性能,从而开启了稀土镁合金材料研究的序幕。我国具有丰富的镁资源和稀土资源,这使得我国在研究稀土镁合金方面具有一定优势,有助于开发出具有中国优势资源的高性能轻质稀土镁合金材料,必将对镁合金材料及稀土材料的发展起到一定推动作用。因此我们应充分利用我国优势镁与稀土资源,发展具有独立自主知识产权的高性能镁合金材料、制备与成型加工技术和应用技术、解决现有镁合金强度低、耐热性差、成型性差的技术难点,实现相关装备关键部件的材料替代和减重目标。

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