①课题来源与背景:项目来源于与哈尔滨东安发动机（集团）有限公司合作的《军民两用大型复杂镁合金铸件精密砂型铸造技术》以我国武装直升机和固定翼飞机等为需求背景，大型薄壁镁铝合金机匣是武装直升机和固定翼飞机的关键部件，对大型薄壁镁铝合金铸件易出现粘砂、氧化夹杂物、气孔、缩松等缺陷，影响铸件性能、质量和产品合格率等问题和镁合金高塑性变形易产生裂纹的问题。 ②研究目的与意义：以我国武装直升机、新一代歼击机等为需求背景，大型薄壁镁铝合金机匣是武装直升机和固定翼飞机的关键部件，其性能和可靠性关系到航空型号任务的成败。针对大型薄壁镁铝合金铸件易出现粘砂、氧化夹杂物、气孔、缩松等缺陷，影响铸件性能、质量和产品合格率等问题开展研究，突破现有铸造工艺技术和技术能力对该类铸件铸造成形的制约，掌握和形成稳定的大型薄壁复杂镁铝合金铸造关键技术，以全面提升我国大型镁铝合金铸造技术能力，满足国家战略需求，打破了国外对我国该技术封锁，为解决各类航空件号共性问题提供可靠的技术保障，实现了型号的批量生产。相对于大型薄壁铸造镁铝合金生产，变形镁合金由于具有更加优异的机械性能及更多样化的规格，使得其在航空航天、国防军工、交通运输及电子信息等领域具有十分诱人的应用前景。然而由于镁合金材料在晶体结构、相变等方面的特殊性，使得镁合金变形十分困难，获得高质量镁合金零部件制品深加工方法存在着一定的技术瓶颈。针对镁合金型材容易出现的性能偏低及挤压过程中经常出现的表面开裂等问题，深入进行镁合金的强韧化机理分析，最终形成稳定、成熟的生产工艺，保证产品的力学性能及外观质量满足标准以及用户的使用要求。同时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，我国具有丰富的稀土资源，开发新型高性能轻质稀土镁合金材料，突破高稀土镁合金薄带轧制易裂的难题，填补新一代主战武器装备、国防军工、交通运输轻量化用高强耐热镁合金板材带材的空白，满足了国家战略需求。 ③主要论点与论据：针对大型薄壁镁铝合金铸件易出现粘砂、氧化夹杂物、气孔、缩松等缺陷，影响铸件性能、质量和产品合格率等问题，开展针对缺陷形成预测、大型薄壁复杂型腔成型、铸件浇注系统精确化设计、熔体质量控制、气体保护浇注等多项关键技术进行研究与开发，突破现有铸造工艺技术和技术能力对该类铸件铸造成形的制约，掌握和形成稳定的大型薄壁复杂镁铝合金铸造关键技术，以全面提升我国大型镁铝合金铸造技术能力，满足国家战略需求，为大型镁铝合金优质铸件的航空领域和国防军事应用提供技术支撑。针对镁合金型材容易出现的性能偏低及挤压过程中经常出现的表面开裂等问题，深入进行镁合金的强韧化机理分析，通过对挤压工艺以及热处理工艺等展开全面研究，优化挤压工艺以及热处理工艺对镁合金型材力学性能、外观质量的影响，最终形成稳定、成熟的生产工艺，保证产品的力学性能及外观质量满足标准以及用户的使用要求。 ④创见与创新：1）针对大型薄壁镁铝合金铸件粘砂、氧化夹杂物、气孔、缩松等缺陷，提出了砂型铸造PEP-SET法结合双直浇道、双层横浇道精确化设计、混合气体保护和热通风的方案，有效的消除了铸造缺陷，提高了尺寸精度。2）通过实验验证和修正，建立了功能完善的镁合金ZM6性能参数数据库，实现了准确预判铸造缺陷的方法，为优化铸件浇注系统设计提供依据。 3）通过正挤压、等通道挤压、异型挤压等先进技术集成实现了镁合金强韧化挤压成型，实现了镁合金型材成形/成性的质量控制，提高了型材的性能。 4）研发了一种添加稀土的镁合金新材料及制备技术。成功的解决了镁合金在大变形量条件下轧制开裂严重的问题。 ⑤社会经济效益，存在的问题：系统性归纳镁铝合金铸造设计经验，建立完善的镁铝合金铸件工艺设计体系，建立先进的铸造仿真-评审-试验的铸件研发流程，建立成熟的铸造技术队伍，为航空领域的国防重要装备的需求保障，奠定一定的技术基础。打造并夯实国内航空镁铝合金铸造领先地位。 ⑦成果简介要向社会公开：本项目研究了大型薄壁镁铝合金铸造关键技术，建立和开发了功能比较完善的镁合金性能参数数据库，实现了准确预判铸造缺陷的方法。针对主机匣铸件壁厚突变、薄壁腔体等复杂结构件，提出了双直浇道、双层横浇道精确化设计，在浇道中放置钢丝棉、复合过滤器等，能够成功的减少金属液的夹渣物及氧化物。砂型采用PEP-SET法，创新运用热通风工艺技术、混合气体保护技术等，实现了对熔体浇注过程中各个环节质量控制，有效解决了铸造过程中的形成典型缺陷问题。研究了镁合金挤压材和带材成形的关键技术，实现了镁合金型材带材成形/成性的质量控制。明晰了正挤压、等通道挤压、异形材（扇形）挤压强韧化机理。研发了一种添加稀土的镁合金新材料及制备技术。成功的解决了镁合金在大变形量条件下轧制开裂严重的问题。 拓展了镁合金应用领域，实现了镁合金材料深加工与利用。

哈尔滨理工大学

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