鑄造鎂稀土合金研究現(xiàn)狀及其在航空發(fā)動機(jī)領(lǐng)域應(yīng)用展望*

吳國華，童 鑫，眭懷明，魏廣玲，肖 旅

（1.上海交通大學(xué)輕合金精密成型國家工程研究中心，上海 200240；2.金屬基復(fù)合材料國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200240；3.揚(yáng)州峰明光電新材料有限公司，揚(yáng)州 225117；4.上海航天精密機(jī)械研究所，上海 201600）

隨著大飛機(jī)、載人航天、探月工程、火星探測等國家重大戰(zhàn)略工程項(xiàng)目的實(shí)施，裝備輕量化已經(jīng)成為航空航天、國防軍工等領(lǐng)域的迫切需求。根據(jù)相關(guān)推算，某型洲際導(dǎo)彈的重量每降低1kg，其運(yùn)載火箭的起飛減重可達(dá)50kg，而相應(yīng)的地面發(fā)射裝備減重高達(dá)100kg[1]。一代材料，一代飛機(jī)，飛行器輕量化不僅能顯著降低發(fā)射成本、飛行油耗和排放，實(shí)現(xiàn)更經(jīng)濟(jì)、更便捷、更安全、更環(huán)保的高空運(yùn)輸，還能大幅提高其在戰(zhàn)場上的機(jī)動性能、戰(zhàn)斗能力和生存機(jī)會，提高武器裝備的射程和命中精度。尤其是對于航空發(fā)動機(jī)而言，推重比、馬赫數(shù)、油耗等主要工作指標(biāo)更是與裝備輕量化設(shè)計(jì)休戚相關(guān)。

實(shí)現(xiàn)裝備輕量化主要有結(jié)構(gòu)減重和材料減重兩個途徑。結(jié)構(gòu)減重是將結(jié)構(gòu)形狀、承受載荷、機(jī)構(gòu)安裝等多重功能集成到一個構(gòu)件上以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品減重并提高服役可靠性。除優(yōu)化結(jié)構(gòu)外，采用低密度、高性能的新型材料制造相關(guān)零部件是輕量化設(shè)計(jì)的另一重要途徑。作為實(shí)際工程應(yīng)用中最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料之一，鎂合金的密度與多數(shù)工程塑料相當(dāng)，約為1.7g/cm3，僅為鋁合金的2/3、鈦合金的2/5、鋼鐵的1/4，其還具有比強(qiáng)度和比剛度高、阻尼減振和電磁屏蔽性能好等優(yōu)良特性。尤其是近幾十年來新研發(fā)的鎂稀土合金，其強(qiáng)度和耐熱性均較商用的AZ系、AM系鎂合金有了明顯改善。……