项目基本情况Basic information of the project
本项目属于先进高性能镁合金材料领域,源于国家自然科学基金和黑龙江省科学基金重点项目。
镁合金作为最轻的金属结构材料,在国防军工、轨道交通及3C电子等领域具有重要的发展前景。然而,传统镁合金绝对强度不足、塑性低、耐热和耐蚀性差,极大限制了其在工程领域中实际应用。同时,镁合金的发展远落后于高端重大装备的更新换代要求。尽管我国是世界上镁储量最为丰富的国家,但80%以上的原镁作为初级原料用于低价出口,附加值极低。在高性能镁合金研制方面水平不足,致使我国军工、航天、运输等领域所需的高端镁合金材料主要依赖于国外进口,极大限制了我国重大装备轻量化发展。为推动我国从镁大国向镁强国转变,迫切需要对我国镁资源进行深度开发,大力发展先进镁合金材料,特别是加强对提升镁合金服役性能的制备方法和加工技术方面的研究。
该项目在深入研究镁合金强度、塑性、耐热和耐腐蚀的特征微结构适配机理及控制方法的基础之上,围绕“高效强化相的精准控制”、“使役性能的协同提升”和“大尺度高品质镁合金材料制备控制”三大关键技术难题开展了系统研究,发明了高性能镁合金材料设计与制备技术、先进镁合金服役性能协同提升新技术、大规格高品质镁合金产业化制备新技术。相关技术应用于资源卫星和月球探测器嫦娥四号等国家重大工程型号支架、航空机载雷达部件、导弹部件、康复轮椅、高端壳体等十余种镁合金产品,并在国防军工、医疗器械、3C产品等领域得到应用,取得了良好的社会效益和经济效益。主要关键技术与创新点如下:
(1)发明了高性能镁合金材料设计与制备新方法
通过对准晶、长周期堆垛有序结构相和基面堆垛层错的精准调控,发明了高强高塑、耐蚀、耐热等新型稀土镁合金材料;首次在Mg-Li中实现了准晶和长周期堆垛有序结构相的原位自形成,发明了超轻高强高塑镁锂合金新材料。相关技术制备的产品已应用于中航发动机、宝马、三星、大疆无人机、华为、联想等企业。
(2)发明了先进镁合金服役性能协同提升新技术
揭示了准晶界面结构的特殊性对位错运动有效钉扎的作用机制;阐明了长周期结构相和基面堆垛层错自身扭折变形机制及对塑性变形的贡献度;发明了基于累积叠轧的多元多尺度微结构构筑新技术,协同提升了先进镁合金材料的服役性能。相关技术制备的产品已应用于月球探测器嫦娥四号支架、航空机载雷达等部件。
(3)发明了大规格高品质镁合金产业化制备新技术
揭示了多物理场下大体积镁合金熔体中夹杂与气体迁移规律和机制,阐明了镁合金凝固过程中冶金传输行为,发明了镁合金多级深度净化技术及全体积均匀凝固技术,获得了洁净、细晶、均质、低内应力的大规格镁合金锭坯;阐明了镁合金塑性变形过程中的流变行为,发明了高速低温大压下异步轧制高效加工技术,获得了成本低、高品质宽幅镁合金板材。相关技术已应用于山西瑞格镁业、内蒙古中钰、陕西绥德臻梦、河南万德芙、焦作益瑞等知名镁合金企业。
开发出高强度耐热、耐腐蚀和耐疲劳等系列新型高性能镁合金材料,形成了大规格高品质镁合金产业化制备和表面处理新技术。该成果无论在镁合金使役性能的协同提升方面,还是在镁合金产品的规格尺寸方面都是国内首家,填补了国内空白。同时,产品质量和生产能力均优于国外水平,而制造成本相对较低。
目前,项目已与国内多家镁合金相关公司合作,实现了先进高性能镁合金的制备、冶炼、加工和表面处理技术等的工程化应用,实现规模化生产,协同提升了镁合金产品的综合使役性能。成功制备出直径最大的高强稀土镁合金锭坯(Φ650mm)和单重最大截面为400×1200mm的镁合金板坯,并利用所制备的板坯采用所发明的技术成功轧制出幅宽最大的镁合金板材(幅宽达3100mm)。应用领域涉及国防军工、航空航天、交通运输、医疗器械、3C产品等领域,目前已在嫦娥四号、资源卫星、船舶、汽车零部件、光电子器件外壳、战斗机和直升机吊舱系统、雷达系统、导弹系统、航空发动机和电机系统等领域实现应用。近三年新增销售近6.2亿元,经济效益和社会效益明显。
管理团队与技术团队Management team and technical team
哈尔滨工程大学
效益分析Benefit analysis
该项目为储备库项目资源,暂无效益分析内容。