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達(dá)到10% 左右，西方鎂合金的市場需求增長率達(dá)到了15% 以上，未來鎂合金的市場需求將呈現(xiàn)快速增長的趨勢。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、國外鎂合金應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀

國外對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)用已進入相對比較成熟的階段。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)展速度也增長迅速。但比較來看，國外不同國家和地區(qū)對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、俄羅斯、美國、加拿大、日本等對鎂合金研究開發(fā)較早的國家。具體應(yīng)用主要集中在以下幾個方面：

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，各國相繼出臺了鎂研究計劃，開展了大型的“產(chǎn)、學(xué)、研”聯(lián)合攻關(guān)項目和計劃。德國政府制訂了一個投資2500 萬德國馬克的鎂合金研究開發(fā)計劃，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，美國也提出了“PNGV”（新一代交通工具）的合作計劃，其目標(biāo)是生產(chǎn)出消費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)動機傳動箱體、風(fēng)扇、發(fā)動機零件、整體座椅系統(tǒng)、儀表板整體框架、方向盤、草坪機底盤等其他零部件。

國際國內(nèi)對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50 倍以上，屆時僅用于汽車的鎂合金將超過500 萬t，約為目前全球鎂年生產(chǎn)量(80 萬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，由于鎂合金比重較小（鎂比重為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、手機和數(shù)碼相機為代表的3C 產(chǎn)品朝著輕、薄、短、小方向發(fā)展的推動下，鎂合金的應(yīng)用得到了持續(xù)增長。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、無磁、散熱、可回收等優(yōu)點；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)計和消費的流行趨勢。

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)用進入良性循環(huán)之后，其廢料不僅不會危害環(huán)境，其優(yōu)良的再生性也會致使鎂資源得到充分利用，也使鎂合金使用成本更進一步的降低。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，并且強度和剛度都極為優(yōu)異。以耐沖撞性為例，其耐撞強度及吸振性均遠(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)（計算機、通訊、消費電子）及電動工具，運動器材等方面的應(yīng)用，已成為一個新的市場熱點，如筆記本計算機、掌上計算機外殼、照相機外殼、攝相機外殼、投影錄像機外殼、電視機、音響外殼等，而且其應(yīng)用領(lǐng)域還在迅速擴大。

鎂合金在國防領(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)用于國防和航空航天產(chǎn)品，其應(yīng)用包括飛行器機身及其發(fā)動機、起落輪、火箭、導(dǎo)彈及其發(fā)射架、衛(wèi)星探測器、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 直升機的主傳動系統(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)太空運行的特殊環(huán)境，諸如由空氣動力學(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。國外一些發(fā)達(dá)國家由于資源原因,對鎂合金在兵器上的應(yīng)用還持謹(jǐn)慎態(tài)度。

2、國內(nèi)鎂合金應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀

我國的鎂儲量世界第一，我國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 個鹽湖鎂鹽儲量為47.5 億t，而且儲存形式為非常有利于開采的高純度氯化鎂。我國的菱鎂礦資源總量31.45 億t，符合煉鎂要求的一、二級礦占78%，已探明儲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)見的將來中國絕不會缺鎂資源。而與鎂不同的是中國的鋁土礦資源非常貧乏，中國國內(nèi)鋁土礦資源僅能供應(yīng)中國生產(chǎn)10 年，目前60% 的鋁土礦資源依賴進口，發(fā)展鎂合金產(chǎn)業(yè)符合中國的資源戰(zhàn)略。

我國對鎂合金的開發(fā)利用也非常重視，科技部、國家自然科學(xué)基金委員會等部門針對鎂合金開發(fā)相繼出臺了各種研究計劃，加深、加快對鎂合金材料的應(yīng)用與開發(fā)研究。2000 年3 月，科技部啟動了“鎂合金開發(fā)應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化”的前期戰(zhàn)略研究，全國共有4 個研究所、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”項目的實施。該項目開發(fā)的新型水氯鎂石脫水制備無水氯化鎂的工程技術(shù)在國際上處于較高水平；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)的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的10 款鎂合金冷、熱室壓鑄機及配套設(shè)備，國內(nèi)市場占有率達(dá)到50%，基本滿足了國內(nèi)鎂合金壓鑄生產(chǎn)需求。目前該項目已取得一些階段性成果：解決了材料研究、產(chǎn)品設(shè)計、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 萬輛和54.65 萬輛，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 ；同時開發(fā)了14 類鎂合金3C 產(chǎn)品零件和8 種列車制動器零件，為進一步擴大應(yīng)用打下了良好基礎(chǔ)。同時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,將在實現(xiàn)產(chǎn)品輕量化技術(shù)領(lǐng)域起到越來越重要的作用,西方工業(yè)發(fā)達(dá)國家已將鎂合金材料作為重要的戰(zhàn)略物資進行研究開發(fā),對其相關(guān)材料和制造技術(shù)的研究實行嚴(yán)格保密。而我國是鎂資源最豐富的國家,可利用的鎂資源占世界貯量的70%,是世界上原鎂生產(chǎn)和出口量最大的國家。但是,我國鎂產(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),爭取形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的鎂合金在兵器上應(yīng)用的集成技術(shù),即可加快和推動國防工業(yè)科技技術(shù)進步,使我國武器研制和生產(chǎn)達(dá)到國外同等先進技術(shù)水平,同時,也為鎂合金在民品上的應(yīng)用提供先進制造技術(shù),拓寬鎂合金的應(yīng)用領(lǐng)域,實現(xiàn)軍民品雙向互動,帶動鎂合金產(chǎn)業(yè)發(fā)展,將我國的鎂資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為鎂技術(shù)優(yōu)勢和產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢都具有重大戰(zhàn)略意義。

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