鎂合金應(yīng)用及發(fā)展現(xiàn)狀

全球鎂合金的需求年均增長(zhǎng)達(dá)到10% 左右，西方鎂合金的市場(chǎng)需求增長(zhǎng)率達(dá)到了15% 以上，未來(lái)鎂合金的市場(chǎng)需求將呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)。鎂合金主要應(yīng)用于汽車、3C、航空航天領(lǐng)域，其中應(yīng)用于汽車產(chǎn)業(yè)（70%）、3C行業(yè)（20%）、軍事和航空航天（10%）。

1、國(guó)外鎂合金應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀

國(guó)外對(duì)于鎂及其合金的研究開發(fā)較早，到目前鎂及其合金材料的開發(fā)應(yīng)用已進(jìn)入相對(duì)比較成熟的階段。其中北美是目前鎂及其合金材料用量最多的地區(qū)，而歐洲鎂及鎂合金產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度也增長(zhǎng)迅速。但比較來(lái)看，國(guó)外不同國(guó)家和地區(qū)對(duì)于鎂及其合金材料的開發(fā)應(yīng)用仍然存在較大的差異，其中表現(xiàn)突出的仍然集中在德國(guó)、俄羅斯、美國(guó)、加拿大、日本等對(duì)鎂合金研究開發(fā)較早的國(guó)家。具體應(yīng)用主要集中在以下幾個(gè)方面：

鎂合金在汽車工業(yè)中的應(yīng)用

鎂合金在汽車上的應(yīng)用已經(jīng)有許多年的歷史，從20 世紀(jì)20年代開始，鎂制零件就開始在賽車上應(yīng)用。到了20 世紀(jì)90 年代，鎂合金發(fā)展迅速，各國(guó)相繼出臺(tái)了鎂研究計(jì)劃，開展了大型的“產(chǎn)、學(xué)、研”聯(lián)合攻關(guān)項(xiàng)目和計(jì)劃。德國(guó)政府制訂了一個(gè)投資2500 萬(wàn)德國(guó)馬克的鎂合金研究開發(fā)計(jì)劃，主要研究壓鑄合金工藝，快速原型化與工具制造技術(shù)和半固態(tài)成型工藝，以提高德國(guó)在鎂合金應(yīng)用方面的能力；1993 年歐洲汽車制造商提出“3 L 汽油轎車”的新概念，美國(guó)也提出了“PNGV”（新一代交通工具）的合作計(jì)劃，其目標(biāo)是生產(chǎn)出消費(fèi)者可承受的每百公里耗油3 L 的轎車，且整車至少80％以上的部件可以回收，這些要求迫使汽車制造商采用更多高新技術(shù)，生產(chǎn)重量輕、耗油少、符合環(huán)保要求的新一代汽車，因此除汽車輪轂外，鎂合金還被廣泛應(yīng)用于增壓器轉(zhuǎn)子、發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)箱體、風(fēng)扇、發(fā)動(dòng)機(jī)零件、整體座椅系統(tǒng)、儀表板整體框架、方向盤、草坪機(jī)底盤等其他零部件。

國(guó)際國(guó)內(nèi)對(duì)于鎂合金在汽車上的應(yīng)用的研究不斷發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，應(yīng)用的量也相應(yīng)增加。目前全球汽車平均每輛用鎂合金4~5 kg，根據(jù)西方汽車工業(yè)界的展望，在未來(lái)二十年里，平均每輛汽車上的鎂合金用量將達(dá)到100~120 kg，將比目前增長(zhǎng)50 倍以上，屆時(shí)僅用于汽車的鎂合金將超過(guò)500 萬(wàn)t，約為目前全球鎂年生產(chǎn)量(80 萬(wàn)t) 的6 倍。相較于鋁合金、在成熟產(chǎn)品上鎂合金將具備更高的性價(jià)比：如果按原鎂16000 元/t 和電解鋁13000 元/t 的行業(yè)平均成本分析，由于鎂合金比重較?。ㄦV比重為1.7kg/m3， 鋁比重為2.7 kg/m3），相同體積的鎂合金成本較鋁合金低30%。
　　鎂合金在電子領(lǐng)域中的應(yīng)用

在3C 產(chǎn)品領(lǐng)域，以筆記本電腦、手機(jī)和數(shù)碼相機(jī)為代表的3C 產(chǎn)品朝著輕、薄、短、小方向發(fā)展的推動(dòng)下，鎂合金的應(yīng)用得到了持續(xù)增長(zhǎng)。鎂合金與傳統(tǒng)3C產(chǎn)品使用的外殼材料相比具有輕量化、剛性高、減震性好、無(wú)磁、散熱、可回收等優(yōu)點(diǎn)；特別是應(yīng)用于3C 產(chǎn)品外殼上其外觀及觸摸質(zhì)感極佳，已成為設(shè)計(jì)和消費(fèi)的流行趨勢(shì)。

與塑料相比鎂合金具有良好的導(dǎo)熱性、剛性，特別是極其易于回收。一旦鎂合金的應(yīng)用進(jìn)入良性循環(huán)之后，其廢料不僅不會(huì)危害環(huán)境，其優(yōu)良的再生性也會(huì)致使鎂資源得到充分利用，也使鎂合金使用成本更進(jìn)一步的降低。不僅如此，鎂合金還具有非常好的壓鑄工藝性能，采用壓鑄的方法制造的鎂合金3C 類產(chǎn)品外殼，厚度最薄可達(dá)0.4 mm，并且強(qiáng)度和剛度都極為優(yōu)異。以耐沖撞性為例，其耐撞強(qiáng)度及吸振性均遠(yuǎn)較塑料佳，尤其是相同抗力下厚度僅塑料的1/3，且具良好的散熱性及防電磁波干擾的性能。

以上特性使鎂合金在3C 產(chǎn)業(yè)（計(jì)算機(jī)、通訊、消費(fèi)電子）及電動(dòng)工具，運(yùn)動(dòng)器材等方面的應(yīng)用，已成為一個(gè)新的市場(chǎng)熱點(diǎn)，如筆記本計(jì)算機(jī)、掌上計(jì)算機(jī)外殼、照相機(jī)外殼、攝相機(jī)外殼、投影錄像機(jī)外殼、電視機(jī)、音響外殼等，而且其應(yīng)用領(lǐng)域還在迅速擴(kuò)大。

鎂合金在國(guó)防領(lǐng)域及其他領(lǐng)域的應(yīng)用

鎂合金由于質(zhì)量輕而被廣泛地應(yīng)用于國(guó)防和航空航天產(chǎn)品，其應(yīng)用包括飛行器機(jī)身及其發(fā)動(dòng)機(jī)、起落輪、火箭、導(dǎo)彈及其發(fā)射架、衛(wèi)星探測(cè)器、旋轉(zhuǎn)羅盤、電磁套罩、雷達(dá)和電子裝置以及地面控制裝置等。如MD600 直升機(jī)的主傳動(dòng)系統(tǒng)使用鎂合金后，水平旋翼系統(tǒng)的功能得到有效提高。太空飛船和衛(wèi)星部件使用鎂合金后能適應(yīng)太空運(yùn)行的特殊環(huán)境，諸如由空氣動(dòng)力學(xué)加熱引起的溫度極限、臭氧侵蝕、短波電磁輻射和高能粒子( 電子、質(zhì)子和小隕石) 的沖擊等。

鎂合金在航空、航天較早得到應(yīng)用, 在兵器上也得到一定應(yīng)用，最早應(yīng)用于軍事工業(yè)領(lǐng)域是在1916年，被用于制造77mm炮彈引線。國(guó)外一些發(fā)達(dá)國(guó)家由于資源原因,對(duì)鎂合金在兵器上的應(yīng)用還持謹(jǐn)慎態(tài)度。

2、國(guó)內(nèi)鎂合金應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)的鎂儲(chǔ)量世界第一，我國(guó)已探明的白云石礦資源總量為40 億t，青海柴達(dá)木盆地的33 個(gè)鹽湖鎂鹽儲(chǔ)量為47.5 億t，而且儲(chǔ)存形式為非常有利于開采的高純度氯化鎂。我國(guó)的菱鎂礦資源總量31.45 億t，符合煉鎂要求的一、二級(jí)礦占78%，已探明儲(chǔ)量可開采年限至少有1000 年之久。而大海則是最大的“鎂礦”，海水中含鎂約2100 億t，其中每千克海水中約含3.8 g 氯化鎂，可以預(yù)見的將來(lái)中國(guó)絕不會(huì)缺鎂資源。而與鎂不同的是中國(guó)的鋁土礦資源非常貧乏，中國(guó)國(guó)內(nèi)鋁土礦資源僅能供應(yīng)中國(guó)生產(chǎn)10 年，目前60% 的鋁土礦資源依賴進(jìn)口，發(fā)展鎂合金產(chǎn)業(yè)符合中國(guó)的資源戰(zhàn)略。

我國(guó)對(duì)鎂合金的開發(fā)利用也非常重視，科技部、國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)等部門針對(duì)鎂合金開發(fā)相繼出臺(tái)了各種研究計(jì)劃，加深、加快對(duì)鎂合金材料的應(yīng)用與開發(fā)研究。2000 年3 月，科技部啟動(dòng)了“鎂合金開發(fā)應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化”的前期戰(zhàn)略研究，全國(guó)共有4 個(gè)研究所、7 所高校、20 多家企業(yè)直接參與了“鎂合金開發(fā)應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化”項(xiàng)目的實(shí)施。該項(xiàng)目開發(fā)的新型水氯鎂石脫水制備無(wú)水氯化鎂的工程技術(shù)在國(guó)際上處于較高水平；開發(fā)的皮江法煉鎂工藝技術(shù)不斷提高，有效節(jié)約了資源，提高了生產(chǎn)效率，減少了污染；開發(fā)的高品質(zhì)鎂合金短流程工藝，降低了成本；開發(fā)的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的10 款鎂合金冷、熱室壓鑄機(jī)及配套設(shè)備，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率達(dá)到50%，基本滿足了國(guó)內(nèi)鎂合金壓鑄生產(chǎn)需求。目前該項(xiàng)目已取得一些階段性成果：解決了材料研究、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、模具制造、壓鑄成型到表面防腐等系列關(guān)鍵工程技術(shù)。成功開發(fā)應(yīng)用了25 種鎂合金摩托車零件和52 種鎂合金汽車零件，分別裝車90 萬(wàn)輛和54.65 萬(wàn)輛，微型汽車單車最高用鎂零件9 kg，轎車最高用鎂零件8.17 kg ；同時(shí)開發(fā)了14 類鎂合金3C 產(chǎn)品零件和8 種列車制動(dòng)器零件，為進(jìn)一步擴(kuò)大應(yīng)用打下了良好基礎(chǔ)。同時(shí)建立了從鎂合金前沿高科技研發(fā)到產(chǎn)業(yè)化技術(shù)開發(fā)的研發(fā)體系，突破了一批前沿核心技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)，培育組建了十幾家有關(guān)鎂合金及制品的股份制公司，建立了一批鎂合金產(chǎn)業(yè)化基地，啟動(dòng)了鎂合金標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)工作，并已完成一批標(biāo)準(zhǔn)的制定。

鎂合金材料作為21世紀(jì)新型綠色環(huán)保結(jié)構(gòu)材料,將在實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品輕量化技術(shù)領(lǐng)域起到越來(lái)越重要的作用,西方工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家已將鎂合金材料作為重要的戰(zhàn)略物資進(jìn)行研究開發(fā),對(duì)其相關(guān)材料和制造技術(shù)的研究實(shí)行嚴(yán)格保密。而我國(guó)是鎂資源最豐富的國(guó)家,可利用的鎂資源占世界貯量的70%,是世界上原鎂生產(chǎn)和出口量最大的國(guó)家。但是,我國(guó)鎂產(chǎn)品和鎂合金加工技術(shù)水平較低,屬于典型的以犧牲資源和環(huán)境為代價(jià)的原料出口性產(chǎn)業(yè)。開展兵器用鎂合金材料及鎂合金零件的研發(fā),爭(zhēng)取形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的鎂合金在兵器上應(yīng)用的集成技術(shù),即可加快和推動(dòng)國(guó)防工業(yè)科技技術(shù)進(jìn)步,使我國(guó)武器研制和生產(chǎn)達(dá)到國(guó)外同等先進(jìn)技術(shù)水平,同時(shí),也為鎂合金在民品上的應(yīng)用提供先進(jìn)制造技術(shù),拓寬鎂合金的應(yīng)用領(lǐng)域,實(shí)現(xiàn)軍民品雙向互動(dòng),帶動(dòng)鎂合金產(chǎn)業(yè)發(fā)展,將我國(guó)的鎂資源優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為鎂技術(shù)優(yōu)勢(shì)和產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)都具有重大戰(zhàn)略意義。

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