中鋁輕研鎂鋰合金被五位院士鑒定為“國際領先”水平
日期：2022年09月01日
2022年8月27日，在中國有色金屬工業(yè)協(xié)會的組織和主持下，以線上和線下相結合的方式召開了有五位院士參加的《航空航天用超輕鎂鋰合金研制與產業(yè)化》高規(guī)格科技成果評價會，該項目由輕研合金、鄭州大學、中鋁鄭州研究院和航天五院以“產學研用”方式共同完成，綜合評價結論為整體技術達到“國際領先”水平。
出席科技成果評價會的院士專家和輕研合金項目組成員
評價小組由上海交通大學丁文江院士、重慶大學潘復生院士、北京科技大學謝建新院士、北京工業(yè)大學聶祚仁院士、中國有色金屬工業(yè)協(xié)會賈明星教授、中南大學張新明教授、北京衛(wèi)星制造廠賴小明研究員和中國商用飛機有限責任公司李紅萍研究員組成。
專家分別來自高校、航空航天院所和型號單位，丁文江院士被推選為評價小組組長、潘復生院士為副組長，會議由中國有色金屬工業(yè)協(xié)會張龍教授主持。出席本次成果評價會的還有中鋁鄭州研究院陳開斌總經理，鄭州大學何季麟院士、王海龍副院長和孫本雙教授，北京空間飛行器總體設計部韓修柱高級工程師。
輕研合金董事長、中鋁鄭州研究院總經理陳開斌致歡迎辭
首先，輕研合金董事長、中鋁鄭州研究院總經理陳開斌對與會專家和領導表示熱烈歡迎，對大家長期以來對輕研合金的關心和支持表示衷心感謝，對輕研合金近15年在鎂鋰合金實驗室基礎研究、小試、中試及產業(yè)化取得的成果向與會專家進行了簡要匯報。項目取得的科技成果真實、可靠、成熟，已在國內外獲得成功應用，取得了良好的經濟效益和顯著的社會效益，真正體現(xiàn)了科技是第一生產力的深刻內涵，并懇請各位專家和領導多提寶貴意見，待疫情散去歡迎來到項目現(xiàn)場指導。
肖陽博士向專家組做匯報
本項目負責人肖陽博士從研究背景、研發(fā)思路、研究內容、技術創(chuàng)新點、主要性能指標和先進性比較、推廣應用成果和經濟社會效益等方面向專家組進行了詳細匯報。
肖陽博士提到，美國在1969年就已經實現(xiàn)了登月，而我國目前仍處在探索探月階段，超輕結構材料影響了我國航空航天的發(fā)展。鎂鋰合金是世界上最輕的金屬結構材料，也是世界上最難制備的輕合金材料；用鎂鋰合金替代鎂合金、鋁合金及碳纖維復合材料，可獲得20~50%的減重效果。
由于①鋰含量高（25~36 at%）且活性高，易氧化造渣；②鎂鋰原子比重差異大（3:1），熔點差異大；③大規(guī)格鑄錠易偏析與縮松，存在“難制備、強度低、易腐蝕、易燃爆”四大世界難題。鎂鋰核心技術遭到國外嚴重封鎖，是買不來的，我們走上了一條15年的自主研發(fā)創(chuàng)新之路。
01
發(fā)明鎂鋰合金真空感應熔鑄技術
項目組自2008年開始，發(fā)揮自身技術和人才優(yōu)勢，以國家重大工程需求為牽引，根據(jù)材料1-9級成熟度原則從實驗室基礎研究、小試、中試及產業(yè)化進行系統(tǒng)、集成的產學研用研究開發(fā)，發(fā)明了鎂鋰合金專用真空感應熔鑄技術，在公開信息中屬于世界首次掌握真空技術進行鎂鋰合金產業(yè)化的單位。
中鋁輕研9級成熟度鎂鋰合金15年研發(fā)歷程
該技術不采用熔劑和有害的保護氣體，解決了安全和環(huán)保問題，打破美俄壟斷，成功制備出高純凈鎂鋰合金鑄錠。2010年國資委網站對本項目取得的成果進行了專題報道：“克服鋰金屬容易爆炸、氧化、偏析等困難，通過多種合金化元素的調控，掌握了鎂鋰合金熔鑄、加工的關鍵技術，研制生產出一系列不同密度和強度的超輕鎂鋰合金，其中最輕的可以漂浮在水面上，具有超高的比強度和比模量，將對我國輕質材料技術發(fā)展起到重要的引導和推動作用”。該階段性成果被國資委報道之后，引起了國內鎂鋰合金的“產、學、研、用”熱潮。
本項目鎂鋰合金的研究成果被國資委專題報道
項目開發(fā)的不同密度超輕鎂鋰合金，其中最輕的合金密度小于1g/cm3，能穩(wěn)定漂浮在水面上
02
技術產品化
2010年后，本項目組經過持續(xù)攻關，突破了1000kg級鎂鋰合金真空感應熔煉安全生產、產品組織性能調控、形變熱處理、腐蝕防護與應用表征等系列技術問題，對美俄實現(xiàn)彎道超車，具備了世界領先的航空航天用超輕鎂鋰合金從圖紙到零部件的全流程、全系列研究開發(fā)能力。目前，輕研合金建成了一條擁有自主知識產權的由25-1000kg級12臺真空感應熔煉爐組成的具有世界領先水平的年產千噸級的高純凈鎂鋰合金生產線，可批量生產Φ90-500mm高質量鎂鋰合金鑄錠。
公司單批次30噸Φ500mm真空熔鑄鎂鋰圓鑄錠
批量供貨的Φ90-500mm多種規(guī)格真空熔鑄鎂鋰圓鑄錠
公司擁有各類設備與試驗儀器300余臺/套、生產廠房面積約30000m2，包括鎂鋰合金真空熔鑄、軋制、鍛造、擠壓拉拔、機械加工、熱處理、表面處理等9條世界領先的生產線和9個實驗室，能夠提供板、帶、箔、管、棒、型、線、絲、鑄、鍛等全系列產品，資產和收入雙過億，能夠完全滿足航空航天對高性能超輕材料的需求。
公司通過科技創(chuàng)新實現(xiàn)了對美俄技術的全面超越，市場占有率國內達95%以上，全球超過70%，2021年成為國家級“專精特新”小巨人企業(yè)。同年5月，國資委官方網站公布《中央企業(yè)科技創(chuàng)新成果推薦目錄》，再次推薦了本項目開發(fā)的“超輕鎂鋰合金高塑性板材”:“自主開發(fā)的鎂鋰合金超塑性寬幅板材制備技術、超精薄箔材卷軋技術突破美俄技術封鎖，填補國內空白”。
國家級“專精特新”小巨人企業(yè)
成功開發(fā)的鎂鋰合金超塑性寬幅板材
鎂鋰合金卷帶材
厚度僅14μm鎂鋰合金箔材（“手撕鎂”）
何季麟院士現(xiàn)場驗證“手撕鎂”（難度大于手撕鋼）
03
產品市場化
易腐蝕是鎂合金無法在極端惡劣環(huán)境下大規(guī)模應用的主要原因，項目組對鎂鋰合金基體耐蝕機理的揭示和防腐技術的突破，探明了自修復的鎂鋰合金膜層機理，發(fā)現(xiàn)了“不銹鎂”（類似于不銹鋼的偶然發(fā)現(xiàn)對鋼鐵行業(yè)的推動），解決了鎂鋰合金易腐蝕的世界難題，使鎂合金由百萬噸級小金屬邁向千萬噸級大金屬成為可能，并有可能成為世界第三大金屬結構材料。
輕研合金鎂鋰合金產品在航空航天領域實現(xiàn)多個首件產品或首次應用，如已成功應用于50余顆衛(wèi)星、首套軍機用鎂鋰合金光電吊艙、首架鎂鋰合金無人機殼體、首套鎂鋰合金衛(wèi)星蜂窩夾層結構板、飛行員頭瞄、便攜式夜視儀、單兵裝備等，為航空航天裝備帶來20-50%的減重效果，解決了超輕材料制約我國武器裝備性能提升的瓶頸，使我國向航空航天強國邁進。通過軍用技術民用化，鎂鋰合金產品在交通運輸、3C、便攜式產品等民用領域具有顯著的減重優(yōu)勢，公司產品已經應用100多萬臺筆記本電腦，為人們的生活帶來輕便和舒適。
鎂鋰合金耐蝕機理2015年在《Nature Materials》雜志發(fā)表
3.5％NaCl浸泡24小時的“不銹”鎂鋰合金
項目組成功研制的世界首套鎂鋰合金光電吊艙，應用于某型號軍用飛機，經歷航空艙外高溫、高寒、高鹽、高溫的復雜應用環(huán)境的考驗。
04
“國際領先”評價結論
在肖陽博士匯報后，專家組就公司采用真空技術研制和產業(yè)化生產鎂鋰合金存在技術難點、合金純凈度、形變熱處理、無損檢測以及未來應用前景等方面進行了質詢交流并對本項目涉及的技術創(chuàng)新程度、整體技術指標的先進程度、技術難度和復雜程度、技術重現(xiàn)性和復雜程度以及經濟社會效益等方面進行了客觀評定：
該項目開創(chuàng)了高端、純凈化鎂鋰合金真空感應熔煉技術的先例，突破了鎂鋰合金真空熔體純凈化與錠坯均質化制備技術，遠優(yōu)于美國的“熔劑法”和俄羅斯的“保護氣氛+半連續(xù)鑄造法”，雜質元素含量均低于美國和俄羅斯標準。
02
該項目獨創(chuàng)鎂鋰合金真空熔鑄安全生產技術、預防體系和專用裝備，建立了完整的工藝與裝備安全操作規(guī)范，引領了鎂鋰行業(yè)的技術革命。
03
基于鎂鋰合金成分-工藝-組織-性能調控，揭示了鎂鋰合金協(xié)調變形機制，開發(fā)出具有世界領先水平的300MPa級高強高塑鎂鋰合金。項目組自主研制并批產應用的LA93M、LA93Z合金優(yōu)于美俄同類產品，批產14μm世界最薄微米級箔材，填補了世界空白。
04
設計了鎂鋰合金微納觀組織多級調控工藝和表面復合氧化處理工藝，采用“基材主動防腐+涂層被動防腐”相結合，突破了鎂合金易腐蝕世界難題，使鎂合金由百萬噸級小金屬邁向千萬噸級大金屬，成為世界第三大金屬結構材料成為可能。
最后專家組一致認為本項目整體技術達到了國際領先水平，并建議型號單位和輕研合金繼續(xù)保持深入合作，加快鎂鋰合金在軍工領域推廣應用。通過本次科技成果評價會，我們將針對各位專家和領導提出的意見建議，進一步完善產業(yè)化技術并加快推廣應用步伐，更好地服務我國的航空航天事業(yè)。
“國際領先”鑒定結果
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