Mg-Y-RE-Zr系列镁稀土合金具有密度低、耐热性好、抗蠕变性能优良等特点,被广泛用于航空发动机机匣、卫星支架等部件,在航空航天、交通运输等领域具有广阔的应用前景。采用铸造或者锻造等传统工艺制造镁稀土合金大型复杂构件时,制造周期较长、材料利用率低、易产生成形缺陷,限制了该系列合金在关键领域的进一步应用。
增材制造是一种利用激光或电弧等作为热源,通过熔化合金粉末或丝材,在程序控制下逐层堆积出金属零件的制造技术。当前,镁稀土合金增材制造的研究主要集中在激光粉末床熔化(LPBF)方面,由于LPBF的冷却速度极快,沉积层晶粒尺寸能低至数微米。但由于Y元素与氧较强的亲和性以及合金粉末较高的比表面积,LPBF制备的Mg-Y-RE合金中通常会存在严重的Y2O3夹杂,恶化了制件的力学性能。因此,亟需针对高活性Mg-Y-RE合金展开其他增材制造工艺的探索。
镁合金是减轻武器装备质量 , 实现武器装备轻量化,提高武器装备各项性能的理想结构材料。武器装备的需要, 推动了镁合金材料及应用技术开发的发展。在方面,以稀土金属钕为主要添加元素的ZM6铸造镁合金已用于直升机减速机匣、歼击机翼肋及30kW发电机的转子引线压板等重要零件。随着冶炼和加工技术的进步、价格的降低、武器装备轻量化要求的日益提高,镁合金在武器装备上的应用需求越来越大。
在我国,的稀土镁合金以前主应用于航空航天、导弹等领域,近年来,镁合金及镁基复合材料已逐步在武器和弹药上得到成功应用,发展十分迅速。国外镁合金在武器上应用的典型实例:
(1)美军正在研制的 21 世纪士兵武器——理想的单兵综合作战系统, 计划用镁合金做壳体等构件,使质量从8.17 kg降到6.37 kg;
(2)美军正在研制的水平水陆两栖突击车,采用镁合金做壳体,并采用了的镁合金表面防护技术,经试验证明,表面性能良好;
(3)国外已将镁合金用于次口径脱壳弹软壳,穿甲弹弹托;
(4)法国MK50式反坦克枪榴弹部分零件应用了镁合金材料,其全弹质量仅为800g;
(5)美国制造的Racegan(强装药,战斗用手枪)扳机等零件采用镁合金,重量减轻 45 %,击发时间减少66 % 。
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