科创中国

新材料技术

近年来，随着汽车、轨道交通等行业的快速发展，车辆车身用结构材料的轻量化已成为应用热点。镁合金是重要的轻量化材料，但其燃点较低、腐蚀性能较差，极大地限制了其在承力件的大规模应用。本成果制备的镁-稀土合金已广泛应用于国防的轻质高强耐蚀耐热材料装备，同样可用于民用方向。本成果制作成本较低，成品质量稳定可靠，性能优异，有广泛的应用前景。 稀土镁合金锻件密度仅为***左右，具有超高的比强度，目前已在航空航天、武器工业关键部件的轻量化上广泛应用。民用轨道交通等行业能极大的实现车辆轻量化，大幅度提升轨道车辆的承载能力和运行速度，应用前景广阔。目前已具备从真空熔铸—锻造成型—精密机加工—阳极氧化表面处理全流程工艺自主知识产权，实现年产2000件产品。

本成果为系列镁-稀土合金铸件，研究发现在常规镁合金中添加稀土元素，可以大幅度提高镁合金的耐热和耐腐蚀性能，并且兼具镁合金比强度高、韧性好的优点。本成果开发了一种复合添加稀土制备大规格镁-稀土合金铸件的工艺方法，实现了多种复杂规格的稀土镁合金铸件一次成型，制备的合金兼具低密度、高强度、耐腐蚀、耐高温的综合性能。 制备的镁-稀土合金锻件在300℃常规拉伸下，抗拉强度σb=237MPa，延伸率δ=***%；在300℃瞬态加载条件下，抗拉强度σb=275MPa，延伸率δ=***%，腐蚀速率≤*** mm/a (毫米/年)，各项性能指标优异。

中南大学材料科学与工程学院材料加工系曾广教授，发现了镁合金中Al-Mn金属间化合物在Fe杂质上异质形核的现象，阐明了 Fe杂质含量显著影响定镁合金腐蚀性能的微观作用机制。研究成果为发展镁合金熔体处理净化技术，提高镁合金耐腐蚀性能取得了关键理论支撑。 相关成果在Acta Materialia等著名杂志发表，该成果获得2018 美国TMS轻金属分会颁发的镁合金最佳工程应用研究奖，以及2019年JOM最佳论文奖：TMS LIGHT METALS JOM BEST PAPER AWARD。