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需求背景

航空航天用高强耐热镁合金结构件的研发及产业化需求背景主要基于以下几个方面的考量：

首先，随着航空航天技术的快速发展，对于轻质高强度的材料需求日益增加。镁合金作为轻质金属结构材料，具有密度小、比强度高等优点，在航空航天领域具有广泛的应用前景。特别是在飞行器减重、提高燃油效率以及改善飞行性能等方面，镁合金的应用潜力巨大。

其次，耐热性能是航空航天材料的关键指标之一。在高温环境下，传统金属材料往往会出现性能下降、强度降低等问题，而镁合金通过合金化、微合金化等技术手段，可以显著提高耐热性能，满足航空航天领域对于高温环境下材料性能稳定性的要求。

此外，随着环保意识的增强和可持续发展的推进，对于材料的环境友好性和可回收性也提出了更高的要求。镁合金作为一种可回收的金属材料，具有良好的环保性能，符合航空航天领域对于绿色、可持续材料的需求。

综上所述，航空航天用高强耐热镁合金结构件的研发及产业化具有重要的战略意义和市场需求。通过研发高强耐热镁合金材料、优化制备工艺、提高生产效率等措施，可以推动镁合金在航空航天领域的应用，为航空航天的轻量化、高效化、绿色化发展提供有力支撑。

需解决的主要技术难题

航空航天用高强耐热镁合金结构件的研发及产业化面临的主要技术难题包括以下几个方面：

1. 材料性能优化：镁合金虽然具有轻质高强度的优点，但其强度、耐热性和耐腐蚀性相比其他航空航天用金属材料仍有待提高。如何通过合金化、热处理、细化晶粒等手段，进一步提高镁合金的强度和耐热性，同时保持其轻质特性，是研发过程中需要解决的关键问题。

2. 制备工艺控制：高强耐热镁合金结构件的制备过程复杂，涉及到熔炼、铸造、热处理等多个环节。如何精确控制这些环节的工艺参数，以确保材料性能的稳定性和一致性，是产业化生产中的技术难题。

3. 结构设计与加工：航空航天用结构件需要满足复杂的力学性能和结构要求。如何根据镁合金的特性进行结构设计，以及如何采用适当的加工方法制造出符合要求的结构件，是研发过程中需要解决的重要问题。

4. 长期性能稳定性：航空航天器需要在各种极端环境下长时间运行，因此要求材料具有优异的长期性能稳定性。如何确保镁合金结构件在高温、高压、高辐射等复杂环境下的性能稳定性，是产业化过程中需要关注的关键点。

5. 成本控制与生产效率：在满足性能要求的前提下，降低生产成本、提高生产效率是产业化过程中的重要目标。如何通过优化生产工艺、提高材料利用率、降低能耗等手段，实现高强耐热镁合金结构件的低成本高效生产，是产业化进程中需要解决的技术和经济问题。

综上所述，航空航天用高强耐热镁合金结构件的研发及产业化涉及材料、工艺、结构、性能稳定性以及成本控制等多个方面的技术难题。只有攻克这些难题，才能实现镁合金在航空航天领域的广泛应用和产业化发展。

期望实现的主要技术目标

1. 材料性能目标：
   • 强度：抗拉强度达到400 MPa以上，屈服强度达到300 MPa以上，以满足航空航天结构件对高承载能力的需求。
   • 耐热性：在200℃以上的高温环境中，保持材料性能的稳定性，包括强度、韧性和抗蠕变性能等。
   • 耐腐蚀性：在航空航天常见的腐蚀环境中，如盐雾、高湿度等条件下，耐腐蚀性能达到行业标准要求。
2. 制备工艺目标：
   • 熔炼精度：控制熔炼过程中的杂质含量在0.01%以下，确保材料纯度。
   • 铸造精度：实现铸件尺寸精度在±0.5mm以内，表面粗糙度Ra小于1.6μm。
   • 热处理工艺：优化热处理参数，确保材料性能达到最佳状态，同时减少热处理变形。
3. 结构设计与加工目标：
   • 结构设计：实现结构件轻量化，同时满足航空航天器的力学性能和结构要求。
   • 加工精度：实现加工尺寸精度在±0.1mm以内，确保结构件的装配精度和性能稳定性。
4. 长期性能稳定性目标：
   • 高温长时稳定性：在200℃高温下，连续工作1000小时以上，性能下降不超过5%。
   • 辐射稳定性：在航空航天常见的辐射环境下，性能稳定，无明显退化。
5. 成本控制与生产效率目标：
   • 材料成本：通过优化制备工艺和材料利用率，降低材料成本，使其在同类产品中具有竞争力。
   • 生产效率：实现自动化、连续化生产，提高生产效率，缩短生产周期，降低生产成本。

需求解析

解析单位：广东省广州市 解析时间：2024-05-09

于恩宁

广州市科学技术协会

四级调研员

综合评价

航空航天用高强耐热镁合金结构件的研发及产业化，对于提升航空航天装备的性能、减轻重量以及提高安全性具有重要意义。以下是对该技术需求的综合评价： 首先，高强耐热性能是镁合金结构件研发的核心。航空航天领域对材料的要求极为严格，镁合金必须能够承受极端的高温和高压环境，同时保持足够的强度和稳定性。因此，技术需求中应重点考虑如何提升镁合金的耐热性和强度，以满足航空航天领域的特殊需求。 其次，轻量化是航空航天领域的另一重要需求。镁合金作为最轻的金属结构材料之一，在航空航天领域具有广泛的应用前景。在研发过程中，需要进一步优化镁合金的成分和工艺，以降低其密度，同时保持甚至提升其力学性能，从而实现轻量化目标。 此外，技术需求还应关注镁合金结构件的加工和成形技术。航空航天结构件通常具有复杂的形状和尺寸，需要高精度的加工和成形技术。因此，研发过程中需要探索适合镁合金的先进加工和成形技术，以提高生产效率、降低制造成本并保证产品质量。

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