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輕質(zhì)高強鎂鋰合金及衍生材料


項目簡介    

本團(tuán)隊研制的新型鎂鋰合金是目前世界上最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料。材料成功地應(yīng)用于“浦江一號”和“高分微納”兩顆衛(wèi)星。其中,高分辨率微納衛(wèi)星幾乎整顆都用了該型鎂鋰合金材料替代鋁合金結(jié)構(gòu)材料,大大減輕了自身的結(jié)構(gòu)重量,有效載荷得到顯著提高,是鎂鋰合金在航空航天應(yīng)用史上的一次重大突破。目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于三航領(lǐng)域。

      由高性能鎂鋰合金衍生出高性能鎂合金(汽車用)、高性能鋁鎂合金(特種行業(yè))等一系列民用產(chǎn)品。西安交大具備開發(fā)系列新型高性能鋁、鎂合金的能力。              

 產(chǎn)品性能優(yōu)勢

 鎂鋰合金是迄今為止最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料,特點如下:

      1. 鎂鋰合金是現(xiàn)今最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料:材料密度ρ=(0.95-1.65)。而最輕的非金屬結(jié)構(gòu)材料塑料ρ=(0.8-1.4),碳纖維復(fù)合材料ρ=1.8 左右,普通鎂合金密度ρ=1.8,鋁合金密度ρ=2.7。

       2. 良好的冷熱成型及機械加工性能:隨著鋰含量的增加,合金組織逐漸由α相(hcp)過渡到β相(bcc),改善了普通鎂合金不易變形的缺點,常溫下即可軋制成薄板,并可進(jìn)行超塑性成型。

       3. 高比強度、高比模量、比剛性好:抗拉強度接近普通鎂合金;比強度(150~200)大于鋁合金和塑料;比模量使常用結(jié)構(gòu)材料中最高(32);相同重量條件下,鎂鋰合金的剛性(27~32)是鋼鐵的 22 倍。

       4. 良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能:導(dǎo)熱性能優(yōu)于普通鎂合金。

       5. 突出的抗震降噪性能:鎂鋰合金具有比普通鎂合金更高的內(nèi)耗系數(shù),用其制作底座或者支腳,可以有效減少震動,提高設(shè)備的穩(wěn)定性。

       6. 優(yōu)異的電磁屏蔽性能:鎂鋰合金屬于無磁性金屬材料,具有很好的電磁屏蔽作用。

       7. 可焊接連接:鎂鋰合金只需本體材料即可達(dá)到預(yù)期焊接性能,可采用TIG 焊、激光焊接、攪拌摩擦焊及常規(guī)焊接方法進(jìn)行焊接,焊縫強度優(yōu)于材料本體。

鎂鋰合金性能

市場前景及應(yīng)用

       1. 航天領(lǐng)域

      由于鎂鋰合金超輕高強的特點,在航天領(lǐng)域應(yīng)用鎂鋰合金替代鎂合金、鋁合金等材料,可大大提高航天器飛行器的有效載荷能力。可用于制造火箭的艙體、陀螺儀、儀表盤等;飛行器的防護(hù)罩、防宇宙沉壁板、降落傘扣、控制桿、航天氣瓶內(nèi)襯、計算機及其控制設(shè)備外殼、支架、電器框架、燃料箱;登月平臺及機構(gòu)、微小衛(wèi)星整體結(jié)構(gòu)等。

        2. 航空武器裝備領(lǐng)域

       用鎂鋰合金替代鋁合金、鈦合金及鈹合金,可用于導(dǎo)彈、戰(zhàn)斗機電器殼體、儀表盤、制導(dǎo)部件、控制艙殼體、尾翼、控制艙殼體、電器電路基板、電控裝備的外殼、陀螺儀等,以及裝甲材料、武器瞄準(zhǔn)裝置、單兵作戰(zhàn)器材,擔(dān)架、彈夾等。

        3. 工業(yè)及民用領(lǐng)域

       鎂鋰合金可廣泛應(yīng)用于 3C 電子產(chǎn)品、攝影器材、運動器械及醫(yī)療電子產(chǎn)品上,不僅能夠?qū)崿F(xiàn)減重效果,還能夠減少電磁干擾,使傳輸?shù)臄?shù)據(jù)更真實準(zhǔn)確,減少人身電磁輻射;也可應(yīng)用于交通運輸工具(如汽車、高鐵等),起到減量節(jié)能環(huán)保效果。

        4. 交通運輸

       應(yīng)用于交通運輸工具,如飛機、汽車、高鐵等,起到減量節(jié)能環(huán)保效果。

項目專家

【柴東朗】(材料學(xué)院)

【研究方向】           

       1)輕質(zhì)高強合金的設(shè)計、制備與性能;

       2)金屬基復(fù)合材料的設(shè)計制備與性能;

       3)高強韌輕質(zhì)(Al、Mg、Ti)合金(超輕質(zhì)Mg-Li合金)大流變機理及其熱行為;

       4)雙屬性(結(jié)構(gòu)-功能)有機、無機物增強-金屬基復(fù)合材料的界面設(shè)計、界面特征及其復(fù)合效應(yīng);

       5)復(fù)合材料的細(xì)觀力學(xué)分析、計算機仿真及虛擬試驗、材料設(shè)計中“形狀相似”及“行為相似”模擬模型及理論;

       6)高強、超輕質(zhì)Mg-Li合金(密度為每平方厘米1.0-1.5g)及其復(fù)合材料的成份結(jié)構(gòu)設(shè)計、強化機理及性能研究。

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本文作者2019-7-16 13:12
hanshibo2001
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