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高强耐热镁稀土在军工领域的应用

日期: 2022-05-23
浏览次数: 9

来源:搜狐


随着我国对新一代武器装备减重的迫切需求,材料设计者不断希望得到强度极高、重量极轻、耐热温度更高的结构材料。由于镁合金的高比强度优势,在航空航天和武器装备有重大的应用意义;同时部分镁合金制成的零部件还承受空间温度的变化,需要很好的耐热性。在用于制造以上零部件的材料中,镁稀土合金具有轻质、高强、耐热的综合性能特点,可以广泛应用于军工领域。

武器装备的减重有利于作战的远程投放、快速部署、机动作战和精确打击。如在导弹减重后速度更快、射程更远、精度更高、成本更低;导弹弹体减重1 Kg,可以减少10 Kg燃料;而导弹弹头减重1 Kg,则可以增加12~15 km的射程,或相当于起飞重量可以减少50 Kg。

一、镁稀土合金概述

镁稀土合金是通过添加稀土元素,如Gd、Y、Nd等,利用其形成的高温稳定相,以及在镁合金中的固溶度变化,通过固溶强化、弥散强化、时效沉淀强化及细晶强化来提高镁合金的力学性能,特别是高温力学性能,形成的高温稳定相在高温条件下可有效钉扎合金显微组织晶界,从而获得远高于普通镁合金的耐热性能和使用温度范围。

常用镁稀土合金的应用:如WE43、VW94常用变形镁合金,WE43室温强度达340MPa,250℃高温强度可达275MPa,主要用于卫星支架、横梁,导弹的壳体及舱内结构件等,轻研合金已实现批量生产。

随着战争对导弹飞行速度要求越来越快,如超音速导弹,其在飞行过程中承受的温度也越来越高,轻研合金开发了VW94镁稀土合金,并已批量生产,其室温强度大于400MPa,300℃高温强度可达250MPa,主要应用于导弹舱段、舱体和卫星支架等对强度和耐热性要求进一步提高的零部件。

二、镁稀土合金真空熔铸生产工艺及优势

轻研合金采用真空熔铸生产工艺,真空下进行熔炼与浇注,目前已经形成批量化生产并交付客户,获得客户好评。

与大气熔铸镁合金相比,具有以下优势:

耐腐蚀,高使用寿命:避免了熔剂夹杂,提高了镁合金产品的机械性能、耐腐蚀性能,从而大大延长服役寿命。

气渣含量少,成品率高:由于真空度的存在,氢分压接近于零,镁液中气体可以自发溢出,减少镁液含气量,同时有利于减少镁合金缩松缺陷。真空下镁合金氧化大为减少,从而减少夹渣缺陷。

降低生产成本:稀土元素可以提高镁合金室温和高温性能,但其价格较贵,化学性质活泼,在大气下熔炼容易烧损及与熔剂反应沉降,而使其收得率大幅降低,同时由于添加熔剂,熔炼用锅底残液较多,不可回用,从而使材料成本大大增加。

轻研合金采用真空无熔剂熔炼,可大大减少稀土元素的烧损,元素收得率可达95%以上,约降低材料生产成本10-20%,为客户持续创造价值。



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