科创中国

       该成果基于镁合金强塑变挤压成形、镁合金低温循环处理和联合工艺的技术研究；突破成强塑变挤压成形与低温深冷/室温回复循环处理联合两级细晶强韧化技术；实现两级细晶强化过程微结构演化模型构建以实现基于变形与组织的工艺优化，形成了复杂高性能镁合金零件强塑变挤压成形工艺；研制了高筋薄腹板件的缩比件和1:1样件，项目团队攻克了本项目中的关键技术难点，验证了在实验、理论和数值模拟上实现了技术方案与途径的正确可行。

性能指标：

1. 两级细晶强化处理的镁合金高筋薄腹板模拟件，常温条件下，屈服强度≥300MPa，抗拉强度≥400 MPa，延伸率≥10%；150℃条件下，屈服强度≥220MPa，抗拉强度≥320 MPa。

2. 两级细晶强化处理的镁合金高筋薄腹板模拟件，平均晶粒尺寸小于1.5μm。

3. 两级细晶强化处理的镁合金高筋薄腹板模拟件，厚度<10mm、筋高≥30mm、筋厚<15mm，与原铝合金铸造零件相比，减重≥20%。

成果亮点：

该成果针对航空航天零件的轻量化减重效果、构件复杂程度和服役性能等提出了越来越高的需求为背景，明确了解决镁合金构件高性能轻量化成形的总体要求和目标，提出了镁合金构件强塑变挤压成形联合低温循环处理的技术方案和途径，完成了对高筋薄腹板件的强塑变挤压成形工艺过程，通过技术验证满足总体要求，验证了技术方案和途径的可行性，提出了镁合金构件强塑变挤压成形的实验室条件下的模拟装置并后续进行深冷处理的总体设计要求。该成果可实现高强韧镁合金零件的成形制造，为细晶强韧化提出新思路且可实现基于变形和组织的工艺优化，达到了国内先进水平。

技术优势：

1. 可应用于高强韧镁合金高性能镁合金零件的成形制造

提出的复合强塑变挤压细化晶粒与锻造成形复杂构件的强塑变挤压成形工艺原理。与传统强塑变技术及成形工艺相比，使得在一个工艺过程实现高强镁合金亚微米超细晶组织和复杂零件的成形，可满足整个过程的成形和成性要求。该工艺充分发挥强塑变技术在高性能制备方面的优势，并突破其在复杂零件成形方面的技术瓶颈，为高强韧镁合金复杂零件成形提供新的途径。

2. 强塑变挤压成形与低温深冷/室温回复循环处理联合两级细晶强韧化新思路

采用强塑变挤压得到具有“一级细晶强化”效果的镁合金成形件，然后进行低温深冷/室温回复循环热处理进行“二级细晶强化”而得到高强韧的近净化成形零件。通过强塑变挤压技术成形出具有细晶组织的镁合金零件实现一次晶粒细化；然后采用低温深冷/室温回复循环处理实现二次晶粒细化，从而大大提高零件的综合力学性能和组织均匀性。

3. 两级细晶强化过程微结构演化模型构建以实现基于变形与组织的工艺优化

掌握镁合金热成形性能和微观组织演化规律，控制成形过程工艺条件是实现高性能复杂镁合金件精密成形制造的关键。该成果考虑加热、强塑变挤压、低温深冷/室温回复循环细晶热处理全流程的组织演化特征，建立镁合金强塑变挤压成形联合低温深冷/室温回复循环处理全过程组织演化模型，用于揭示成形过程工艺条件对微观组织演化规律，进而为高强韧镁合金复杂零件组织性能调控提供依据。

市场分析：

随着我国航天航空技术的不断发展，小型化、机动化是性能提升的重要发展方向。对航空航天零件的轻量化减重效果、构件复杂程度、服役性能等提出越来越高的要求。为了满足飞行器规模小、性能高的发展需求，其各分系统部件安装结构、连接结构等需要高度集成及一体化设计。降低结构重量和提高结构性能对于提升飞行器的发展水平，促进新一代航空航天器开发，推动新型预研型号运载能力和在轨任务能力大幅度提升等具有重要意义。这就需要航空航天零部件的轻量化和性能提升需要轻量化结构设计、轻质新型材料和先进成形技术的全面提升做支撑。某航空航天领域典型一体化高筋薄腹板零件就是典型的轻量化结构。它存在高温环境工况且承受载荷有一定要求，需具备足够的强度和刚度以保持结构的耐压性能，它是影响新型号重量和运行可靠性的主要结构之一。因此,本成果可应用于航空航天领域内高筋薄壁板类零件的成形制造。

      孙朝阳教授，博士生导师，北京科技大学机械工程学院副院长，长期从事材料多尺度力学行为、塑性加工理论及应用、难变形合金热挤压理论及应用、轻量化成形制造等领域的研究。研究团队依托金属轻量化成形制造北京市重点实验室、教育部零件近净轧制成形工程研究中心，所领导的研究团队目前科研人员达到40人，包括中国工程院院士、英国皇家工程院院士和千人计划入选者在内的教授、副教授人数上升到30名以上。年龄结构以35～50岁的中青年科研人员为主要学术骨干成员，形成一支强有力的科研团队，团队之间实现了技能互补和合理的角色分工，在轻量化成形制造的研发方面已经产生了丰富的研究成果。

      随着我国航天技术的不断发展，小型化、机动化是性能提升的重要发展方向。对航空航天零件的轻量化减重效果、构件复杂程度、服役性能等提出越来越高的要求。需要航空航天零部件的轻量化和性能提升需要轻量化结构设计、轻质新型材料和先进成形技术的全面提升做支撑。带加强筋的薄壁结构是一种可以实现轻量化的结构。同时结合高强韧轻质镁合金材料是实现轻量化的有效方案。因此，解决镁合金复杂构件的先进成形技术的关键问题是实现上述轻量化方案的有效途径，为制造轻量化零部件提供技术方案和工艺参考。为此，本项目提出的强塑变挤压成形与低温深冷/室温回复循环处理联合成形高性能复杂镁合金零件的新工艺，可用于调控典型高强镁合金零件的组织性能和复杂结构成形，不仅为开发具有亚微米超细晶组织的高性能复杂镁合金零件成形制造提供一种新的工艺途径，还可在装备制造和航空航天领域产生巨大的经济效益。

合作方式：整体转让、技术许可 、合作开发

推广应用情况：研发完毕，已有工程化样机。

期望技术转移成交价格：500万元。