稀土鎂合金是指含有稀土元素的鎂合金，而鎂合金在工程應(yīng)用中屬于最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，具有強(qiáng)度高，減震性好，易加工等優(yōu)點(diǎn)，與稀土一樣在航天軍工等領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用市場(chǎng)，巧合的是我國(guó)也是鎂資源的生產(chǎn)和出口大國(guó)，經(jīng)過科研人員在鎂合金領(lǐng)域不斷深入研發(fā)，開發(fā)出了一系列含有稀土的鎂合金，具有高強(qiáng)度，耐高溫，耐腐蝕等優(yōu)良性能，對(duì)我國(guó)導(dǎo)彈研發(fā)具有重大意義。
針對(duì)xx飛行器等國(guó)家重大工程對(duì)高性能鎂合金材料及其制備加工技術(shù)的迫切需求，上海交大“金屬基復(fù)合材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”將中國(guó)優(yōu)勢(shì)資源的鎂與稀土相結(jié)合，在國(guó)防973、國(guó)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(guó)特色高性能鎂稀土系列合金及其國(guó)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。
首先，高性能鎂稀土合金及其軍用制品研制項(xiàng)目發(fā)明了國(guó)際領(lǐng)先水平的高性能鎂稀土合金材料。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(zhǎng)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(zhǎng)率超過20%的高強(qiáng)高塑鎂合金;上述三種合金均已列入國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 19078-2016，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO-16220正在審定中。
其次，該項(xiàng)目發(fā)明了鎂稀土合金熔體復(fù)合處理方法與裝備。首次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。
再次，該項(xiàng)目發(fā)明了鎂稀土合金構(gòu)件鑄造與變形系列核心技術(shù)。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。
最后，該項(xiàng)目發(fā)明了鎂合金表面處理新方法與新工藝。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(yáng)極氧化用離子離換膜電解槽及其氧化方法，鎂合金超聲陽(yáng)極氧化與著色方法及裝置，解決了鎂合金陽(yáng)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(yáng)極氧化膜層的防護(hù)性能;膜層中性鹽霧耐蝕性能2000h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。
該項(xiàng)成果將發(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(guó)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(wàn)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。
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(duì)我國(guó)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它民用領(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(wàn)元。大力促進(jìn)了我國(guó)優(yōu)勢(shì)資源鎂及稀土產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。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，總體上達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平。
值得一提的是，鎂合金此次應(yīng)用的一系列武器中，有一款導(dǎo)彈最引人矚目，大家也比較熟悉，那就是幾經(jīng)測(cè)試的WU-14高超音速飛行器。
WU-14我國(guó)官方早在兩年前就已經(jīng)曝光了其外形特征，采用火箭發(fā)射至近地軌道，然后自行進(jìn)入亞軌道空間，氣動(dòng)外形采用“乘波體”升力結(jié)構(gòu)，而“乘波體”結(jié)構(gòu)的兩側(cè)飛翼正是由稀土鎂合金打造。
我們先來(lái)解釋下乘波體，這是一種比較適合進(jìn)行高超音速飛行的外形結(jié)構(gòu)，依靠彈頭前沿激波的壓力產(chǎn)生升力，由于WU-14需要頻繁再入大氣層進(jìn)行機(jī)動(dòng)變軌飛行，空氣阻力會(huì)使WU-14周圍產(chǎn)生極高的大氣摩擦溫度，而且飛行速度在8-12馬赫
一般材料根本無(wú)法承受高溫高速飛行，而基于高強(qiáng)度稀土鎂合金打造的WU-14高超音速武器就完全沒問題，這也是未來(lái)我國(guó)新一代跨洲際打擊的核心力量。
俗話說基礎(chǔ)材料決定上層建筑，就好比美國(guó)高端裝備武器離不開稀土，我國(guó)材料領(lǐng)域幾十年前就開始進(jìn)行戰(zhàn)略布局，西方領(lǐng)先的我們大力突破，西方?jīng)]有的我們充當(dāng)領(lǐng)先者。
如今已經(jīng)小有成就，基于稀土鎂合金的高超音速武器西方目前還沒有任何成功應(yīng)用的型號(hào)，這一次我們?cè)俅握驹谑澜珥敹?。我?guó)高超音速武器也絕不是靠運(yùn)氣研發(fā)成功，除了科研人員的努力拼搏外，中國(guó)的戰(zhàn)略眼光可是非常之高。消息來(lái)自網(wǎng)絡(luò)
