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航天航空領(lǐng)域?qū)Σ牧陷p量化提出了迫切需求，就航空器而言，材料輕量化帶來的經(jīng)濟效益和性能改善十分顯著。鎂合金具有密度小，比強度、比剛度高，阻尼減震性、切削加工性、導(dǎo)熱性好，電磁屏蔽能力強等優(yōu)點，是目前應(yīng)用最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，近年越來越受到重視。
吳國華說，商用飛機與汽車減輕相同重量帶來的燃油費用節(jié)省，前者是后者的近100倍;而戰(zhàn)斗機的燃油費用節(jié)省又是商用飛機的近10倍，更重要的是其機動性能改善可以極大地提高其戰(zhàn)斗力和生存能力，具有重要戰(zhàn)略意義。試驗研究表明，航天飛行器每減重1斤，可節(jié)約發(fā)射燃料4公斤。而飛機減重1磅的經(jīng)濟效益：商用機為300美元，戰(zhàn)斗機為3000美元，航天器為30000美元。
我國航天航空與國防工業(yè)制定了明確的輕量化目標，減重已成為我國航天航空、國防工業(yè)發(fā)展的一個重要且緊迫任務(wù)。
自主創(chuàng)新結(jié)碩果
近幾年，上海交通大學(xué)輕合金精密成型國家工程研究中心在中國工程院院士丁文江的領(lǐng)導(dǎo)下，在高性能鎂合金材料開發(fā)及應(yīng)用方面取得了一系列重大科研成果。
吳國華及其課題組通過努力闡明了稀土鎂合金強韌化理論與耐熱機制，開發(fā)了國際領(lǐng)先水平的高強耐熱新型鎂稀土合金材料，力學(xué)性能尤其是高溫力學(xué)性能比現(xiàn)有鎂合金材料提高了近一倍，揭示了鎂熔體中稀土元素動態(tài)損耗機制，發(fā)明了稀土鎂合金復(fù)合凈化系統(tǒng)，解決了鎂稀土合金純凈化及稀土損耗的世界性難題。
該課題組還提出了電流與鋯聯(lián)用復(fù)合細化鎂合金凝固組織的方法，有效調(diào)控了鎂合金熔體的預(yù)結(jié)晶組織與結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了鑄態(tài)組織微細化和均質(zhì)化。攻克了鎂合金鑄造充型過程中易氧化燃燒的難題，突破了大型復(fù)雜鎂合金鑄件的尺寸精度低、表面質(zhì)量差的瓶頸。基于上述的科研工作，吳國華課題組申請與授權(quán)了國家發(fā)明專利30余項，發(fā)表了高水平學(xué)術(shù)論文80余篇。
該課題組首次實現(xiàn)了大型復(fù)雜高強耐熱鎂合金部件制造，研究成果已在航天、航空等多個國家重大專項中獲得應(yīng)用，具有極大的社會效益，為國防工業(yè)的發(fā)展做出了貢獻?？蒲谐晒案邚娔蜔徭V合金材料及其在航天航空領(lǐng)域應(yīng)用技術(shù)開發(fā)”在2014年被授予上海市技術(shù)發(fā)明一等獎。
鎂合金基礎(chǔ)研究任重道遠
兼任上海航天先進材料及應(yīng)用技術(shù)聯(lián)合實驗室主任的吳國華建議，我國應(yīng)充分發(fā)揮鎂與稀土資源優(yōu)勢，加大國家政策支持力度，立足于產(chǎn)學(xué)研用相結(jié)合，組建航天航空用鎂合金應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟，集中力量，聚焦高性能鎂稀土材料及控形控性技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用，搞好頂層設(shè)計，明確工作目標，鼓勵學(xué)科交叉，組織骨干隊伍，加強原始創(chuàng)新，提倡自主設(shè)計，促進自主應(yīng)用，形成中國特色航天航空用鎂合金材料標準體系，使鎂合金成為中國輕量化材料的王牌，為我國航天航空工業(yè)的快速發(fā)展提供強有力的材料技術(shù)支撐，繼而把中國鎂稀土材料推向世界，將我國鎂與稀土資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟優(yōu)勢，促進我國鎂及稀土產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
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