成果简介

  稀土元素可以显著提高镁合金的力学性能和耐热性能，目前开发的高性能稀土镁合金中稀土元素含量较高（通常≥12 wt.%），成本较高，严重限制其应用，且强塑性难以协同。先进轻合金团队针对“稀土镁合金强塑性匹配差”瓶颈问题，基于轻重稀土复合强化新思路，创新性设计Mg-LRE-HRE合金，控制稀土含量7 wt. %；采用半连续铸造制备大铸锭（350 mm），协同控制热-力耦合加工参数，构筑弱织构细晶组织。挤压厚板宽度230 mm、厚度25 mm，室温抗拉强度400 MPa、断裂延伸率12%。挤压厚板具有良好成形性，进一步轧制到厚度分别为2 mm、1.2 mm的宽幅薄板（幅宽500 mm），如图1所示。系列高性能稀土镁合金板材向上海航天精密机械研究所批量供货，应用于通过飞行器尾翼构件试制，已通过应用验证。

  增材制造技术为大型复杂镁合金构件短流程、高自由度制造提供了新契机，其中，熔丝增材制造技术成形效率高、组织致密性好、成本低，且相比于粉体增材更为安全可控，适于大型复杂镁合金构件的快速成形。面向熔丝增材稀土镁合金领域对高性能超长细丝的迫切需求，团队创新性提出轻重稀土复合合金化成分设计策略，开发出高性能抗氧化稀土镁合金超长细丝材（直径2.0/1.6/1.2 mm）制备关键技术，为稀土镁合金电弧熔丝增材提供丝材保障。

  基于自主设计开发的抗氧化稀土镁合金超长细丝材，先进轻合金团队进行电弧熔丝增材制造，开发的新型电弧熔丝增材多元稀土镁合金，稀土含量＜8 wt.%，屈服强度、抗拉强度和延伸率分别达到250 MPa、340 MPa和20%，具有优异强塑性，如图2所示。

  另外，开发了超耐热电弧熔丝增材稀土镁合金，经过525oC热处理50小时，合金晶粒尺寸无明显粗化（＜20 m），力学性能下降＜10%。

目前，团队已与河南明镁、上海航天精密机械研究所等单位展开深度合作，联合承担了多项课题，在高性能稀土镁合金板带丝材设计及制备关键技术开发等方面具有显著优势。

研究团队

材料科学与工程学院  先进轻合金团队

应用领域

轻量化构件

知识产权情况

在本领域发表SCI论文30余篇，授权发明专利10余项

成果/技术/工艺应用图片

合作方式

技术转让、技术许可、合作研发、技术作价入股