镁及镁合金发展简介

1 镁及镁合金发展简介
镁是地球上排位第八的富有元素，其含量约占地壳重量的2%；镁同时也是海水中的第三富有元素, 约占海水重量的0.13%)
资源
资源类型与分布
镁是地壳中含量较多的元素之一，按重量排序在铝、铁之后为第8位。

地壳的重量为
59.76 1022，镁的重量约占地壳重量的2.1%.，可见其资源数量之多。

镁资源在地壳中分布的也比较广，地壳含有1500多种矿物，其中含有镁化合物的即占200多种。

但是，目前世界上炼镁的原料主要为菱镁矿、白云石、光卤石、蛇纹石、海水和盐湖水。

光卤石
光卤石是氯化镁和氯化钾的含水复盐，化学式为：MgCl2KClH2O。

光卤石矿的分布比较集中，世界上只有德国、西班牙、俄罗斯、美国和非洲一些国家有光卤石矿。

国外主要用光卤石矿提取氯化钾（农田施用的钾肥），用于炼镁的只占很少一部分。

矿井中开采出来的光卤石由于含氯化钠和其他杂质较高，需分离出多余的其他杂质后，才能作为炼镁原料。

这里指的是地下埋藏的天然光卤石矿。

海水和盐湖水经过日晒或加热蒸发，也能制得人造光卤石。

中国没有光卤石矿，每年向哈萨克斯坦镁厂出口的光卤石即是利用盐湖水制得的人造光卤石。

海水和盐湖水
海水和盐湖水中均含有炼镁的原料氯化镁。

海水中含量最多的是氯化钠，其次是氯化镁。

1m3
海水含镁1.3kg，全球海水总量为2.7⨯1015，可见海水是巨大的镁资源。

盐湖水中的氯化镁浓度比海水高，故盐湖水也是生产镁的重要资源。

世界上著名的大盐湖有位于美国犹他州的大盐湖，以色列和约旦间的死海以及中国青海省的察尔汗盐湖。

美国在大盐湖边建有一个镁厂，以色列也在死海边建了一座镁厂。

中国青海察尔汗盐湖面积为5.86⨯109，已探明镁盐储量40亿吨。

现在这里是中国钾肥的主要产地，生产钾肥的副产品光卤石曾供民和镁厂做炼镁原料。

我国镁合金应用领域开发前景分析镁合金作为最轻的工程金属材料，被誉为“21世纪的绿色工程材料”。

当前资源和环境已成为人类可持续发展的首要问题。

随着金属材料消耗量的急剧上升和科学技术的飞速发展、大规模生产工艺的出现和广泛使用，使地球表壳的资源日趋贫化，有些金属如铜、铅、锌只能持续几十年，有些如铝、铁也只够使用一百年到三百年。

镁是地球上储量最丰富的轻金属元素之一，占地壳表层金属矿含
量的2.3％，其在盐湖及海洋中的含量也十分巨大，可谓取之不尽。

因此，在很多传统金属矿产趋于枯竭的今天，加速开发镁材料对保持社会可持续发展具有重要的战略意义。

1 我国镁工业生产状况
我国是镁的资源大国，其中，已探明的白云石矿储量70 亿吨，镁盐的储量48.15 吨，菱镁矿储量为31.45 亿吨，居世界首位。

我国也是生产大国与出口大国，目前我国原镁产量居世界首位，2000年全国产量约20万吨，80%以上作为初级原料
低价出口，国内消费仅3万吨左右，其中只有3000吨用于桑塔纳轿车零件，其余均作为合金制备等一般用途。

镁合金的生产技术装备开发及镁合金应用技术研究严重滞后，属于典型的以牺牲资源和环境为代价的原料出口型工业。

目前，国内镁金属的深加工还没有形成产业体系，使我国镁合金系列产品的生产严重受阻，镁合金应用领域的开拓严重滞后。

国内镁行业存在严重的结构性矛盾，突出表现在生产企业数量多，小而分散，技术落后，环境污染严重等。

我国镁工业虽处困境，但随着我国加入WTO后国内、国际两个市场日益增长的需求以及国家西部大开发战略的实施，镁工业面临着重大的发展机遇。

机遇与挑战并存，面对国际和国内市场对镁材料的巨大需求和竞争压力，中国镁产业迫切需要从技术、资源角度进行全面的整合，以适应21世纪新兴高技术产业发展的需求，特别是在西部大开发的历史机遇下，应加快丰富、优质、廉价的镁资源的开发，走规模化、集团化、产品深度加工的道路；通过采用高新技术，特别是具有自主知识产权的关键技术和装备，全面提升传统产业技术水平和产品档次，为汽车和电子信息、通讯、家电等行业提供镁合金材料和制品，并努力扩大出口，以低成本，高附加值产品参与国际竞争。

随着全球经济一体化进程的加速，ISO14000 系列的推行以及发达国家家电回收立法的实施，我国传统家电和电子信息产品必须进行产品结构调整并不断开发新产品，以适应集成化、轻薄化、微型化、环境友好的发展趋势；汽车、摩托车行业必须形成自主开发能力，充分利用和发挥我国的资源优势，扩大镁合金等轻质合金材料的应用，在适应减重、节能、环保的要求，提高产品技术含量
和加强新材料应用的同时，增强产品的国际竞争力。

2 我国镁合金的应用前景
在我国推广镁合金的应用既有巨大的经济效益，也有良好的社会、环境效益。

进入21世纪，我国在汽车、计算机、通讯等领域将有极大的发展。

我国是一个摩托车生产、消费和出口大国，也是一个潜在的汽车生产和消费大国。

就汽车行业来讲，家用轿车拥有量的增长幅度将以难以预料的速度飞速增长。

汽车轻量化、高速、节能等问题将十分突出。

目前，在国产汽车上，只有上海大众汽车公司的桑塔纳轿车采用了镁合金压铸件，镁合金用量仅为8.5公斤/辆。

而国外汽车的镁合金用量最高为50公斤/辆，二者差距十分悬殊。

另外，目前在国产的计算机、通讯设备上几乎没有质轻、耐用、具有减振、屏蔽等功能的镁合金零部件，产品的质量和销路受到很大影响。

可见我国镁合金压铸产品有着广阔的应用市场，发展潜力非常大。

由于镁合金结构件的减重效果，将会节省能源消耗。

用于汽车工业，可以减少汽车尾气排放对环境的污染；镁合金代替塑料用于3C产品(所谓“3C 产品”，就是计算机(Computer)、通信(Communication)和消费类电子产品(ConsumerElectronics)三者结合，亦称“信息家电”。

)则易于回收，因此，被称为绿色工程材料。

镁工业在世界范围内属新兴工业，尚有大量空白领域需要填补，在很多领域里，国内国外站在同样的起跑线上，这对国内来讲意味着非常好的机遇。

镁合金制品在国际上刚刚形成需求市场，主要市场在欧盟、北美、日本和南韩等地区。

就镁合金制品国际市场需求来看，市场容量大、层次多。

随着我国加入WTO，国外各大汽车制造商、零部件生产商和压铸件生产商都非常看好中国镁合金压铸市场，准备抢占尽可能大的市场份额，并把部分压铸件和汽车配件转移到中国生产，这对中国的汽车工业和镁合金压铸业来讲，既是压力，又是机遇。

与国外同类镁合金产品相比，由于中国的镁资源丰富，镁原材料价格便宜，劳动力成本低这些特点决定了我国的镁合金汽车零部件在国际市场上具有很强
的竞争能力。

向国外出口具有高技术附加值和低劳动力成本的镁合金产品，不但可以为国家创汇，还会提高我国的就业率。

进入21世纪，镁合金压铸结构件将成为镁最主要的应用领域。

镁合金压铸的快速增长主要是由欧美地区发达国家汽车工业面临汽车重量轻、耗油少、符合新的环保要求而促成的。

此外，镁合金压铸件在汽车上的应用还可以改善汽车的结构和动力性能，也是目前汽车工业重视镁合金应用的原因之一。

随着阻碍镁合金大规模应用的价格和技术两大瓶颈的突破，大规模开发和应用镁合金的时代已经到来。

世界各发达国家对此高度重视并制定了各自的大型综合研究计划以期推动镁资源的开发与应用，通过解决镁合金成形加工中各种关键技术难题，促进镁合金在汽车、3C产业及轻工等行业中的应用，同时力求本世纪占领镁合金在技术和市场方面的制高点，提高国际竞争力。

我国的民族压铸机工业要在本世纪有所发展，更快地促进我国压铸技术的进步，必须抓住这次镁合金的发展的大好时机，大力推进新型镁合金压铸机及压铸机系列化的研究和开发，为今后的更快发展打下良好的基础，争取在未来的全球化的镁合金压铸件生产和压铸机生产销售市场的竞争中立于不败之地。

镁有多种矿产品, 其中白云石（CaCO3•Mg CO3），菱镁矿（Mg CO3）, 氢氧镁石（Mg(OH)2）或MgO•H2O），光卤石（MgCl2KClH2O）,橄榄石Mg2Fe2SiO4和蛇纹石最具商业开采价值。

1808年英国的Sir Humphry Davy首先发明了用金属钾蒸汽还原氧化镁而制得金属镁的方法。

1863年法国的Deville和Caron发明了用钠还原无水氯化镁及氟化钙的混合物制镁, 由此
揭开了工业上大规模制造金属镁的序幕, 并随着电解无水氯化镁制镁工艺的产生而得到了迅速发展。

1986年德国首先将镁合金用于飞机制造业。

美国的第一家镁生产厂由美国通用电器公司于年建立，并在二次世界大战期间由于镁燃烧弹的大量需求而得到迅速发展[1]。

1944年世界镁合金的消耗量达到228,000吨, 但战后又降低到每年10,000吨的水平。

直到年1998年，随着镁的研究和应用水平的提高, 其年消耗量才提高到360,000吨，此后以每年7%~9%的速度递增[2]。

我国自世纪年代初开始出口原金属镁，2001年出口量达到20万吨，占世界镁市场总需求量的40%以上。

2 世界镁矿资源分布及生产量
我国是世界上镁矿资源最富有的国家之一，目前世界上公认的具有最大镁矿藏量的前8个国家分别是澳大利亚、中国、波兰、俄罗斯、美国、印度、希腊和加拿大。

我国的菱镁矿储量占世界的40%以上,矿石品位超过40%[2]。

世界菱镁矿的分布见表少[4]。

除表列国家之外，菱镁矿储量接近百万吨的国家还有墨西哥，菲律宾，埃及，伊朗和南非。

表1 世界菱镁矿储的分（布百万吨镁）
Table 1 World magnesite reserves and reserve base (Million metric tons of contained Mg)
国家可开采量储量
澳大利亚…………
奥地利 15 20
巴西 45 65
中国 750 1000
希腊 30 30
印度 30 45
北朝鲜（估计值） 450 750
俄罗斯 650 730
塞尔维亚 5 10
斯洛伐克 20 30
西班牙 10 30
土耳其 65 160
美国 10 15
其他国家 420 480
合计 2，500 3.400
2000年世界各国镁化合物的年生产能力见表2[5]。

世界上最大的菱镁矿生产设备在中国, 北朝鲜和俄罗斯, 这三个国家的菱镁矿生产能力占了全世界的68%。

日本和美国主要从海水和盐水中生产氧化镁, 其生产能力占全世界的54%。

娜威则是世界上最大的橄榄石生产和出口国[5]。

目前世界上生产金属镁的方法主要有种电解氯化镁和热还原白云石（CaCO3•Mg CO3）及菱镁矿（MgCO3）。

表3列出了2000年世界主要镁生产国的生产能力和生产方法[5]。

由表3可见，中国在世界金属镁的生产上占有重要地位，但产地比较分散，难以形成低成本规模大的生产集团。

且大部分镁都以原材料的形式出口，而对技术附加值高的深加工产品关注不够目前世界一些主要产镁国都将对镁的生产加大投入，以提高其产量日奥大利亚预计在年将其金属镁的年生产能力提高到约万
吨，加拿大今年金属镁的产量预计在万吨左右[5]。

这对作为金属镁主要出口国的中国不能不说是一种挑战。

3、世界金属镁的价格与市场
在过去，镁及其合金的价格都是由生产厂家根据自己的生产成本定的，到1990年，才逐渐转入由市场调控的正常状态。

1990年初期，由于加拿大扩大了金属镁的生产，使得金属镁的价格迅速降低。

随后前苏联在1991年解体，更多的金属镁供应源进入市场，而且前苏联解体的各国都急于通过出口获取外汇以尽快促进其国家的发展，由此进入金属镁市场的最低谷。

随着各产镁国出口的减少和镁在交通工具上应用的增加，镁的市场价格又逐渐回升，一度上升到1996年的每吨4400美元。

1992~2000年世界金属镁价格的变化见图1（金属公报2002）。

随着近年来金属镁生产能力的不断扩大，金属研究公报预计今后金属镁的价格将会降低到每吨2000美元以下，这将导致那些高成本生产厂商的倒闭。

4 金属镁及合金的使用现状
到目前为止，金属镁最大的用量之一还是作为合金元素加入到铝中以提高其硬度和抗腐蚀能力。

5000和7000系列的铝合金分别含有和的镁, 单产品镁用量最大的是铝镁合
金易拉罐顶盖约, 罐体约。

年以来, 尽
管铝镁合金易拉罐的回收利用率达到以上, 金属镁在铝合
金中的消耗量仍以的速度逐年增加川。

金属镁及其合金目前越来越多地通过压力铸造, 重力铸造
砂模或金属模, 锻造, 轧制和挤压等方法制造结构材料, 如汽
车上的发动机外壳, 变速箱外壳, 离合器机架和车灯罩, 机动工
具如剪草机的机架以及家用和通讯电器的外壳等〔卜, 。

〕。

镁合金质轻的特点使其在军事, 交通和航空航天工业上获
得了越来越广泛的应用。

典型的铸造镁合金零件有直升飞机的
变速箱, 飞机天蓬的框架, 飞机进出气口, 发动机箱体, 变速闸及开始出口原金属镁, 年出口量达到万吨, 占世界镁市场总
需求量的写以上阁。

世。