大学科普·特约专稿Invited Manuscript
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大飞机、载人航天、探月工程等国家重大工程、军用
飞行器和军事领域关键装备对轻量化和减重提出了非常苛
刻的要求。具有质轻、比强度高、比刚度高、阻尼减振、
电磁屏蔽以及优异的铸造、切削加工性能和易回收等优点
的镁合金材料发挥着越来越关键的作用，是实现轻量化的
理想材料，日益受到重视、应用面逐渐扩大。
一、在航空航天上的应用
随着高强度镁合金的发展和镁合金制备加工技术的进
步，镁合金在航空航天领域已被广泛应用于制造飞机、导弹、
飞船、卫星上的重要构件，以减轻零件质量，提高飞行器
的机动性能，降低航天器的发射成本。例如，美国在B-2、B-36
（如图1所示）、B-52等轰炸机，C-121、C-124、C-130、C-133
等运输机，HC-18、CH-53E等直升机，PW100、TPE331等涡
轮发动机等重要航空航天零部件上大量使用高性能镁合金，
应用部件包括多种框架结构、发动机机罩、涡轮风扇、齿
轮箱体等。我国也逐渐开发出了多种飞机用镁合金零部件，
包括发动机减速机匣、齿轮减速机匣、齿轮传动箱机匣、
军机弹射座椅、座舱盖骨架、发动机叶栅、起动机壳体、
发电机壳体、加油吊舱等。镁合金在卫星框架、贮箱支架、
底板、电器支架和隔板、仪表支架等也得到广泛应用。
如果说由于飞机的重量直接影响到它的机动性能和油
耗，那么空间站和卫星的重量则决定了对运送工具的要求
和运送的花费，因此，航天材料的减少，对其经济性能有
着更为重要的影响。作为一个量化的比喻，对于商用飞机、
战斗机和航天器而言，材料每减少1磅所带来的经济收益
分别为300美元、3000美元和30000美元。
美国“发现号”携带的卫星总重量680kg，其中三分
之一使用的是镁－稀土(Mg-Th)合金；第一颗“Echo”卫
星和通信卫星(Telstar)均用镁合金减轻卫星的重量；“探
险者Ⅲ”号和“先锋Ⅴ”号卫星也都大量使用镁合金。“季
斯卡维列尔”卫星中使用了675kg的变形镁合金（如图2
所示），直径约1米的“维热尔”火箭壳体是用镁合金挤
压管材制造的；“德热来奈”飞船的起动火箭“大力神”
曾使用了600kg的变形镁合金。最近，日本用镁合金制造“罐
式”卫星和空间站上的机器人等。
由上海微小卫星工程中心采用的轻型镁合金材料作为
主结构框架研制的航天飞行器，使其整星重量不超过40公
斤。如我国自行研制的神舟7号载人飞船在自主飞行第31
圈时，释放的伴飞小卫星等飞行器。
二、在国防军工上的应用
镁合金在国防军工领域的应用最早可追溯到1916年，
被用于制造77mm炮弹引线。随着镁合金材料技术的逐渐
发展，铸造镁合金部件被应用于大炮车轮和小雷投掷器、
60mm迫击炮炮座、6000-16型大炮炮车车轮、机枪托架、
SIG33 15cm枪托架、坦克车轮的变速箱壳体以及空降部队
用自行车框架部件、探照灯灯壳、运输机地板和齿轮箱、镁合金在航空航天和国防军工上的应用
The Application of Magnesium Alloy in Aerospace and National Defense
中国 重庆 重庆大学国家镁合金材料工程技术研究中心 宋江凤
图1 美国B36轰炸机——阴影部分为镁合金材料
弗里克塞尔环形山（Fryxell）月面坐标，经度101.4°W，纬度21.3°S，直径18公里。以美国罗尔德•弗里克塞尔的名字命名。【月球环形山】
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机轮等。变形镁合金用于火炮装填器杆、T-31型20mm 加农炮、迫击炮底座、榴弹炮炮架架尾、底板炮手站台以及运输机底板、航空火箭发射器、地面导弹发射器、导弹牵引车、雷达控制系统等。
国外镁合金在武器上应用的典型实例如下：
美国的M102式105mm 榴弹炮的大架、摇架、前座板、左右耳轴托架等采用了镁合金部件，火炮重量从3.7吨降到1.4吨，射程还提高了30-40%。美国在“猎鹰”式导弹上90%的结构件用镁合金制造，在GAR-1型Falcon(隼式空对空导弹)中，使用了大量的镁材，其中弹体是由0.040in 的AZ32B-H24合金和AZ91B 做的，而且Falcon GAR-1空对空导弹外壳蒙皮、稳定架、管件、导向舵罗底盘等都是采用镁合金制作的。美国制造的一种Racegun(强装药，运用了先进技术的战斗用手枪)，其扳机等零件采用镁、钛合金，质量减轻45%，击发时间减少66%。法国MK50式反坦克枪榴弹部分零件应用了镁合金材料，其全弹质量仅800g。俄罗斯生产的POSP6×12枪用变焦距观测镜采用镁合金壳体，该种观测镜可装在多种枪上。
随着高强镁合金材料的开发和镁合金产品质量的大幅度提高，以及武器装备轻量化的迫切需求，新型镁合金在军事领域的应用逐渐扩大。已开发出镁合金轻型反坦克导弹壳体、消防灭火炮、坦克路面板、军用夜视仪和望远镜、新型机枪支架、枪托、弹托、炮弹风帽、导弹燃料舱壳体
等十多种军用镁合金产品。
三、结 语
随着高性能镁合金及其制备加工技术的研究发展，制约镁合金规模应用的一些关键问题有所突破，镁合金的研究与应用再次进入高潮，必将唤起国防军工业和航空航天工业使用镁合金材料的极大兴趣，将进一步扩大镁合金在
这些关键领域的大量应用。
图2季斯卡维列尔卫星：应用675kg 镁合金
责任编辑：龚 俊
