西安交通大學(xué)教授柴東朗及團(tuán)隊研制的新型鎂鋰合金，經(jīng)過實際應(yīng)用，具有超輕、高比強(qiáng)度、減震等特性，成為目前世界上最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料。這是近日媒體關(guān)注的一大新聞。

　　2016年12月22日，我國成功發(fā)射的首顆全球二氧化碳監(jiān)測科學(xué)實驗衛(wèi)星中的高分辨率微納衛(wèi)星，幾乎整顆都用了這種新型鎂鋰合金材料替代鋁合金結(jié)構(gòu)材料，大大減輕了自身的結(jié)構(gòu)重量，有效載荷得到顯著提高。

柴東朗（右）在給研究生講解鎂鋰合金的加工特性。（西安交大供圖）

　　最為綠色環(huán)保的革命性材料

　　鎂鋰合金是金屬結(jié)構(gòu)材料中密度最低、最輕的特殊合金，被業(yè)內(nèi)稱為“超輕合金”。最輕的可以漂在水上，成為“水上漂浮”合金，用于制造航空航天器結(jié)構(gòu)零件。

　　鎂、鋰的密度分別為1.73克/立方厘米、0.53克/立方厘米，這種新型鎂鋰合金是通過在金屬鎂中添加鋰元素，并附加少量其他合金元素，具備低密度、高比剛度、高比強(qiáng)度的優(yōu)異力學(xué)性能，以及減震、消噪的高阻尼性能和抗輻射、抗電磁干擾性能。

　　“鎂鋰合金是鎂合金發(fā)展的一個突破點(diǎn)，處于鎂合金發(fā)展的技術(shù)前沿，被稱為未來最為綠色環(huán)保的革命性材料。”柴東朗介紹，鎂合金是金屬鎂加上其他金屬元素組成的合金，被譽(yù)為“21世紀(jì)綠色金屬結(jié)構(gòu)材料”，而鎂鋰合金是鎂合金的一種，具有比普通鎂合金更低的密度，是航空航天最有前途的材料。我國鎂資源占全球60%以上，原鎂的產(chǎn)量占全球70%。我國航空航天的主體材料目前是鋁合金。

　　“1立方米的鋁重2.8噸，1立方米的鎂重1.78噸，而1立方米的鎂鋰合金僅重1.3噸至1.6噸，減重效果明顯。”柴東朗說，他們研制的新型鎂鋰合金，“同樣大小，重量只有鋁合金的一半，但比強(qiáng)度高于鋁合金。與鋁合金相比，它能減重40%-50%，與一般鎂合金相比，能減重20%-30%。”其阻尼性能優(yōu)異，其衰減系數(shù)是鋁合金的十幾倍，減震降噪效果好，在屏蔽電磁干擾方面表現(xiàn)突出，填補(bǔ)了我國新材料方面的一項空白。

　　陜西省國防科工辦組織的專家鑒定委員會一致認(rèn)為：新型鎂鋰合金材料具有低密度、高比強(qiáng)度、高塑性等特點(diǎn)，是當(dāng)今世界上最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，可部分替代目前應(yīng)用于航空、航天領(lǐng)域的鋁材及其他鋁合金材料，在航空、航天、軍工、民用等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。總體技術(shù)水平達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先、國際先進(jìn)水平。

　　柴東朗及團(tuán)隊研制的鎂鋰合金材料除應(yīng)用于高分微納衛(wèi)星外，最早在2015年9月25日我國成功發(fā)射的“浦江一號”衛(wèi)星上使用，這是中國衛(wèi)星首次使用鎂鋰合金材料。

　　總體技術(shù)達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先、國際先進(jìn)水平

　　隨著全球國防科技工業(yè)的快速發(fā)展，各國紛紛大力開發(fā)高性能輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料，對火箭、導(dǎo)彈、衛(wèi)星、戰(zhàn)機(jī)等實施減重，空間飛行器對重量的“敏感度”已進(jìn)入“克克計較”時代。業(yè)內(nèi)人士有句口頭禪：“衛(wèi)星重量減少一克，等于節(jié)約了一克黃金!”近年來，柴東朗及團(tuán)隊積極探索產(chǎn)學(xué)研發(fā)展之路，推動成果從實驗室走向規(guī)模化生產(chǎn)。

　　2010年9月，西安交大與民營高新技術(shù)企業(yè)——西安四方超輕材料有限公司　(以下簡稱四方公司)，聯(lián)合在西安閻良國家航空高技術(shù)產(chǎn)業(yè)基地，建起中國第一條鎂鋰合金生產(chǎn)線，輕質(zhì)高強(qiáng)度鎂鋰合金材料產(chǎn)業(yè)化項目當(dāng)年投產(chǎn)。項目已列入陜西省新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展專項規(guī)劃，國家工信部重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)振興項目。

　　以四方公司為依托，陜西省在閻良建起鎂鋰合金工程研究中心，柴東朗擔(dān)任中心主任。如今，鎂鋰合金超輕材料已實現(xiàn)批量化生產(chǎn)，可年產(chǎn)100噸，產(chǎn)值達(dá)1.5億元。

　　四方公司副總經(jīng)理張正松告訴記者，經(jīng)過多年的產(chǎn)學(xué)研攻關(guān)，他們已在冶煉工藝、質(zhì)量控制、表面處理、機(jī)械加工等方面取得突破性成果，已研制出3個牌號具有自主知識產(chǎn)權(quán)的鎂鋰合金　(鑒于強(qiáng)度要求，其密度為1.36克-1.64克/立方厘米)，總體技術(shù)處于國內(nèi)領(lǐng)先、國際先進(jìn)水平。我國首個鎂鋰合金材料國家標(biāo)準(zhǔn)——《鎂鋰合金鑄錠》　也在這里誕生。

　　柴東朗及團(tuán)隊近期又開發(fā)出另一種新型鎂鋰合金。“這種鎂鋰合金較前者密度更低、比強(qiáng)度更高、用途更廣泛，正處于批量化生產(chǎn)前的中試階段。”柴東朗說。他們還研制了一種表面處理新技術(shù)，能使鎂合金和鎂鋰合金的表面具有優(yōu)良的耐磨性和抗蝕性，已實際應(yīng)用，該技術(shù)目前尚未見有文獻(xiàn)報道。

　　便攜性、輕量化、環(huán)保型產(chǎn)品將步入百姓生活

　　據(jù)了解，鎂鋰合金是制造輕量化零部件的最佳材料，未來的應(yīng)用會越來越廣泛，便攜性、輕量化、環(huán)保型的產(chǎn)品將進(jìn)入人們的生活，部分先進(jìn)的電子產(chǎn)品已開始采用鎂鋰合金。

　　柴東朗說：“鎂鋰合金在電子產(chǎn)品、醫(yī)療器械、戶外器材等領(lǐng)域有著廣泛用途，如筆記本電腦、手機(jī)、攝像機(jī)、照相機(jī)的外殼等，都要求輕型化。民用領(lǐng)域產(chǎn)品的研發(fā)，將是我們后期的主要方向。”

　　“鎂合金已進(jìn)入汽車制造領(lǐng)域，運(yùn)用于方向盤、儀表盤等；醫(yī)用鎂合金也已開始研制，將來可用來做假肢。”張正松介紹，此外，如通訊基站、散熱片、照相機(jī)三腳架等，用鎂鋰合金制造的話，能減輕很多重量。