航空航天材料的發(fā)展正在朝著輕量化的方向邁進(jìn)。減輕飛機(jī)機(jī)身和部件質(zhì)量所帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)是顯而易見(jiàn)的：它可以降低燃油消耗量、增加載重能力、延長(zhǎng)飛行時(shí)間，并降低飛行成本。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，每減少1磅航空航天材料，商用飛機(jī)的費(fèi)用可以減少300美元，戰(zhàn)斗機(jī)可以減少3000美元，航天器可以減少30000美元?？梢?jiàn)，航空材料的輕量化對(duì)航天飛行器成本的影響非常重要。此外，在節(jié)約成本的同時(shí)，減輕高速飛行器的質(zhì)量還可以大大減少慣性，提高飛行性能。鎂的密度為1.74g/cm3，在金屬鎂中添加一些合金元素，構(gòu)成了質(zhì)量最輕的鎂合金。盡管其密度僅相當(dāng)于工程塑料，但它的強(qiáng)度和剛度卻比工程塑料高出很多。因此，如果將鎂合金廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域，將會(huì)帶來(lái)巨大的減重效益和節(jié)約成本。作為"21世紀(jì)綠色工程材料"，鎂合金具有高比強(qiáng)度和比剛度、良好的尺寸穩(wěn)定性、導(dǎo)熱導(dǎo)電性好、抗振能力強(qiáng)、可承受較大沖擊載荷以及優(yōu)秀的鑄造和切削加工性能，而且易于回收利用。這些特性使得鎂合金在航空航天領(lǐng)域中占據(jù)著重要的地位，可以成為飛機(jī)、導(dǎo)彈、飛船、衛(wèi)星等航空設(shè)備上重要的構(gòu)件材料。隨著科技水平不斷提升，航空航天領(lǐng)域的發(fā)展越來(lái)越離不開(kāi)鎂合金的應(yīng)用。

        鎂合金由于其密度較小、相對(duì)比強(qiáng)度和比剛度較高，因此首先在航空航天領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。它在減輕重量方面表現(xiàn)出色，取得了顯著的成果。航空材料的減重帶來(lái)了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和性能改善。相同質(zhì)量下，商用飛機(jī)和汽車(chē)的減重所換取的燃油費(fèi)用節(jié)省相差近百倍。而戰(zhàn)斗機(jī)的燃料費(fèi)用節(jié)省又是商用飛機(jī)的近十倍。更重要的是，機(jī)動(dòng)性能的提升極大地增強(qiáng)了戰(zhàn)斗機(jī)的戰(zhàn)斗力和生存能力。因此，航空工業(yè)將采用鎂合金作為飛機(jī)結(jié)構(gòu)新材料的首選，并努力增加其使用量。

        鎂合金在航空領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。例如，它被用來(lái)制造飛機(jī)的螺旋槳、發(fā)動(dòng)機(jī)的曲柄箱和其他零部件，還被用于飛機(jī)和導(dǎo)彈的蒙皮和艙體、壁板，客機(jī)座椅以及汽油和潤(rùn)滑油系統(tǒng)的零部件。此外，鎂合金還被應(yīng)用于油箱隔板、起落輪、氣球吊籃、副油箱掛架、飛機(jī)長(zhǎng)桁、翼肋、飛機(jī)艙體隔框、戰(zhàn)斗機(jī)座艙艙架、操作系統(tǒng)搖臂和支座、起落架支持框、遮風(fēng)屏支持架、定向儀、尾輪、無(wú)線(xiàn)電設(shè)備底座、衛(wèi)星角架、飛機(jī)起落架外筒、輪轂、輪緣、直升飛機(jī)后減速機(jī)匣、上機(jī)匣、飛機(jī)電機(jī)殼體以及油泵殼體和儀表殼體。鎂合金也被用于火箭和導(dǎo)彈的零部件，直升機(jī)齒輪箱、車(chē)輪和發(fā)動(dòng)機(jī)部件，渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)罩以及機(jī)輪外殼和傳送箱。稀土高強(qiáng)鎂合金已經(jīng)開(kāi)始取代部分中強(qiáng)鋁合金，在殲擊機(jī)上得到了應(yīng)用。隨著鎂合金制備技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，材料的性能如強(qiáng)度、比剛度以及耐熱性和耐腐蝕性的提高，使得它的應(yīng)用范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。

        目前，鎂合金主要應(yīng)用于各種民用和軍用飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)零部件、螺旋槳、齒輪箱和支架結(jié)構(gòu)，還有一些火箭、導(dǎo)彈和衛(wèi)星的零部件。隨著折耐溫性的提高，飛機(jī)的各種發(fā)動(dòng)機(jī)箱體、傳送箱和電源裝置等也將逐步采用鎂合金制造。此外，鎂合金板材廣泛應(yīng)用于制造壁板、整流罩、發(fā)動(dòng)機(jī)罩、門(mén)、蓋板、框架、整流包皮、翼尖、尾面、副翼以及郵箱等部件。

1、國(guó)內(nèi)應(yīng)用現(xiàn)狀

        在航空航天領(lǐng)域，鎂合金被廣泛應(yīng)用于制造飛機(jī)、導(dǎo)彈、飛船和衛(wèi)星等重要機(jī)械裝備的零件。這種應(yīng)用有助于降低零件質(zhì)量，提高飛行器的機(jī)動(dòng)性能，并且減少航天器的發(fā)射成本。早在20世紀(jì)50年代，我國(guó)仿制的飛機(jī)和導(dǎo)彈已開(kāi)始采用鎂稀土合金來(lái)制造蒙皮、框架以及發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣。隨著70年代后我國(guó)航空航天技術(shù)的迅速發(fā)展，鎂合金也逐漸在強(qiáng)擊機(jī)、直升機(jī)、導(dǎo)彈和衛(wèi)星等產(chǎn)品上得到推廣和應(yīng)用。例如，ZM6鑄造鎂合金已經(jīng)成功應(yīng)用于制造直升機(jī)尾減速機(jī)匣、殲擊機(jī)翼肋和30kW發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子引線(xiàn)壓板等重要零件。此外，MB25稀土高強(qiáng)鎂合金也在強(qiáng)擊機(jī)上替代了部分中強(qiáng)鋁合金，并取得了良好的效果。目前，我國(guó)航空航天領(lǐng)域?qū)τ跍p輕重量的迫切需求為鎂合金新材料的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用提供了機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

2、國(guó)外應(yīng)用現(xiàn)狀

        在海外，航空航天領(lǐng)域?qū)︽V合金進(jìn)行了廣泛的研究，并取得了許多突破性成果。舉例來(lái)說(shuō)，B-36重型轟炸機(jī)每架使用了重達(dá)4086kg的薄型鎂合金板材，而噴氣式殲擊機(jī)“洛克希德F-80”的機(jī)翼也采用了鎂合金制造。這種轉(zhuǎn)變減少了結(jié)構(gòu)零件數(shù)量，從47758個(gè)減少到了16050個(gè)。Talon超音速教練機(jī)的機(jī)身有11%采用了鎂合金（包括160kg的板材、128kg的鑄件以及少量的擠壓件、板材和管材）。同樣地，B-52轟炸機(jī)采用了180kg的鎂合金板材?？諏?duì)空導(dǎo)彈Falon GAR-1的90%結(jié)構(gòu)部分采用了鎂合金制造，其中彈身是通過(guò)對(duì)1mm的AZ31B-H24軋制板進(jìn)行縱向焊接和拉深成形而成。另外，名為“德熱米奈”的飛船的啟動(dòng)火箭“大力神”曾使用了約600kg的變形鎂合金。而“季斯卡維列爾”衛(wèi)星則應(yīng)用了675kg的變形鎂合金。直徑為1m的“維熱爾”火箭殼體采用了鎂合金擠壓管材制造。此外，戰(zhàn)術(shù)航空導(dǎo)彈的艙段、副翼蒙皮、壁板、加強(qiáng)框架、舵面、隔框等厚件，以及誘餌魚(yú)雷殼體、雷達(dá)和衛(wèi)星上使用的井字梁，都廣泛采用了變形鎂合金。

        隨著我國(guó)航空航天事業(yè)迅猛發(fā)展，采用輕質(zhì)高強(qiáng)的新型鎂合金材料成為實(shí)現(xiàn)航空航天輕量化的重要策略。我國(guó)擁有豐富的鎂資源，積極推動(dòng)鎂合金科技的發(fā)展，提升鎂產(chǎn)業(yè)的技術(shù)水平，大幅增加鎂合金在航空飛行器中的應(yīng)用比例，有效減輕航空航天機(jī)身的重量。這需要高校、研究所以及航空航天企業(yè)通力合作，攻克鎂合金在航空領(lǐng)域應(yīng)用方面的難題，進(jìn)一步擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。相較于發(fā)達(dá)國(guó)家，我國(guó)在鎂合金研究方面起步較晚，存在較大差距，需要科學(xué)工作者們的持續(xù)努力。

        第一，我們要持續(xù)加大高性能鎂合金的開(kāi)發(fā)研究力度，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)鎂合金在航空領(lǐng)域的應(yīng)用主要集中在非承力/次承力結(jié)構(gòu)件上，而國(guó)外已經(jīng)開(kāi)始在大型、復(fù)雜、承力結(jié)構(gòu)件上進(jìn)行部分應(yīng)用。我們應(yīng)進(jìn)一步提升鎂合金的性能，拓展其應(yīng)用領(lǐng)域。

        第二，我們需要提高鎂合金的耐腐蝕性能，以滿(mǎn)足飛行器在海洋環(huán)境中對(duì)航空航天材料的要求。我國(guó)在腐蝕防護(hù)技術(shù)方面仍存在差距，并且鑄件成品率有待提高，這大大限制了鎂合金在飛行器中的應(yīng)用。

        第三，我們還需要進(jìn)一步改善鎂合金的加工制造性，減少對(duì)加工過(guò)程和條件的嚴(yán)格要求，推動(dòng)變形鎂合金在航空領(lǐng)域的更廣泛應(yīng)用。