镁合金在一些领域的巨大应用价值前景

镁合金在一些领域的巨大应用价值前景

【相关作者中文名】刘文龙; 王淑琴;

【相关作者单位】鹤壁市理工学校;

【相关文献出处】才智, Intelligence, 编辑部邮箱2011年27期期刊荣誉：ASPT来源刊 CJFD收录刊

【摘要等】<正>背景资料:镁是地壳中含量最丰富的元素之一,其丰度居第8位,约占地壳组成的2.5%,主要以白云石(碳酸镁钙)、菱镁矿存在,此外,海水中含镁约0.13%,可谓取之不尽。随着全球工业化进程的推进和资源大规模开发利用,各种金属资源如铝、铁等正逐渐减少甚至枯竭,需要寻求新的替代

【相关作者中文名】丁文江; 曾小勤;

【相关作者英文名】DING Wenjiang; ZENG Xiaoqin School of Materials Science and En gineering; Shanghai Jiao Tong University; Shanghai 200240;

【作者单位】上海交通大学材料科学与工程学院;

【相关文献出处】金属学报, Acta Metallurgica Sinica, 编辑部邮箱2010年11期

期刊荣誉：中文核心期刊要目总览 ASPT来源刊中国期刊方阵 CJFD收录刊

【关键词】镁;

【英文关键词】magnesium;

【摘要】经过50多年的发展,中国已经成为世界上最大的Mg原材料生产国.2000年,师昌绪等5位院士联合向国家科技部提出了加速我国Mg工业发展的建议,促成了科技部启动"十五"科技攻关重大专项"镁合金应用开发及产业化",拉开了我国大规模Mg材料研究和应用的序幕.经过10年的发展.我国在先进镁合金材料、表面处理技术和镁合金加工技术方面都取得了极大的进步,正在从Mg生产大国向Mg研发应用的强国迈进.

镁是一个年轻的金属，20 世纪才发展起来；其化学活性强，与氧的亲合力大，常用做还原剂，去置换钛、锆、铀、铍等金属。金属镁无磁性，且有良好的热消散性。镁的结构特性类似于铝，故具有轻金属的各种用途，可作为飞机、导弹的合金材料。但是，镁在汽油燃点可燃，这限制了它的应用。由于纯镁的机械强度低，所以主要使用铝镁合金，它轻而有一定的强度，是重要的结构材料，除用于飞机的机身、机翼、发动机零件、轮架外，以后将广泛用于制造汽车、火车。

金属镁是铝合金中的主要合金元素，世界年需求量在15 万吨左右，我国用镁作合金元素，每年约需1.01 万吨。镁合金有4 个主要系列：Mg-Al-Zn-Mn(AZ 系列)，Mg-Al-Mn(AM 系列)，Mg-Al-Si(AS 系列)，Mg-Al- 稀土(AE 系列)，它们各具特有的使用性能，能满足多种功能的需要，将会得到广泛应用。

在国防工业的应用

现代战争需要军队具有远程快速部署运动的能力，要求武器装备轻量化，在手持式武器、装甲战车、运输车、航空制导武器上将大量采用轻金属材料。轻量化是提高武器装备作战性能的重要方向。镁所具有的轻质特性决定了镁合金是生产航天飞行器、军用飞机、导弹、高机动性能战车、船舶的必不可少的结构材料，如可做火箭头、导弹点火头、航天器元部件以及照明弹等。因此，大力开发镁合金

应用范围是国防现代化的需要。

在钢铁工业的应用

镁目前主要用于冶金工业的铸造、钢铁脱硫等。随着汽车工业、石油、天然气管线、海洋钻井平台、桥梁建筑等领域用高强度低硫钢的需求不断增加，近几年，我国鞍钢、宝钢、武钢、本钢、包钢、攀钢、首钢等钢铁企业已经用镁粉深脱硫，获得优质钢，取得良好效果。镁粉用于钢铁脱硫，具有巨大的潜在市场。

镁在汽车工业的应用

镁是最轻的结构金属材料之一，又具有比强度和比刚度高、阻尼性强和切削性好、易于回收等优点。国内外将镁合金应用于汽车行业，以

减重、节能、降低污染，改善环境。目前，全球镁合金消费量最大的是汽车行业，为减轻汽车总重，镁合金压铸件在汽车上的使用愈来愈多，包括仪表盘、方向盘、变箱、油底殻、气缸罩葢、座椅架及轮毂（Wheel Hub）等多个关键零部件。根据统计资料，2003 年美国平均每辆汽车镁合金的使用量已达60 千克左右，美国汽车材料协会(USAMP) 预计到2020年北美生产的每辆汽车镁合金用量将达到约160 千克。目前，中国镁合金在汽车工业的使用情况仍处于起步阶段，除上海大众（Shanghai Volkswagen）外，其他的汽车生产商在镁合金制造方面仍未有具体的发展计划。发达国家汽车百公里耗油最终将实现3 升目标，欧洲汽车用镁占镁总消耗量的14%，预计今后将以15% ～20% 的速度递增。数据显示，全球镁合金在汽车压铸件方面的增长率连续多年保持在15％的水平，是当前及未来新的产业亮点。我国东风、长安等汽车已开始用镁合金，不久，重庆、成都等地将成为我国汽车用镁合金研究与开发应用的生产基地。因此，全面推动汽车使用镁合金制品将成为来新材料产业的重要发展方向。

其他应用——镁的轻质特性带来镁应用的大好前景

镁牺牲阳极作为有效防止金属腐蚀的方法之一，可广泛用在地下铁制管道、石油管道、储罐、海上设施、民用等。此外，镁粉还用于制造化工产品、药烟火、信号照明弹、金属还原剂、油漆涂料、焊丝以及供球墨铸铁用的球化剂等。镁易燃，所以可用作照明弹，其原理是照明弹中装有镁铝和硝酸钠、硝酸钡等物质。引爆后，镁在空气中迅速燃烧，放出含紫外线的耀眼白光，同时放出热量使硝酸盐分解。

与塑料相比，镁合金具有重量轻、比强度高、减振性好、热疲劳性能好、不易老化，又有良好的导热性、电磁屏蔽能力强、非常好的压铸工艺性能，尤其易于回收等优点，是替代钢铁、铝合金和工程塑料的新一代高性能结构材料。为适应电子、通讯器件高度集成化和轻薄小型化的发展趋势，镁合金是交通、电子信息、通讯、计算机、声像器材、手提工具、电机、林业、纺织、核动力装置等产品外壳的理想材料。发达国家非常重视镁合金的开发与应用，尤其在汽车零部件、笔记本电脑等便携电子产品的应用，每年以20% 的速度增长，非常引人注目，发展速度惊人。我国青岛作为家电城，先后投资2.1~3.5 亿人民币，生产制造手机外壳、数码相机、手提电脑、掌上电脑外壳，高级视听器材外壳等产品，年产1600 万件铸件产品，成为第一个镁合金开发应用产业化基地。镁合金型材、管材还用于制作自行车架、轮椅、康复和医疗器械等。

镁合金的新进展：

1.耐热镁合金。

耐热性差是阻碍镁合金广泛应用的主要原因之一，当温度

升高时，它的强度和抗蠕变性能大幅度下降，使它难以作为关

键零件（如发动机零件）材料在汽车等工业中得到更广泛的应

用。己开发的耐热镁合金中所采用的合金元素主要有稀土元素（RE）和硅（Si）。稀土是用来提高镁合金耐热性能的重要元素。含稀土的镁合金QE22 和WE54 具有与铝合金相当的高温强

度，但是稀土合金的高成本是其被广泛应用的一大阻碍。