镁合金在一些领域的巨大应用价值前景

1、镁合金在一些领域的巨大应用 价值前景作者:日期：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；才智，Inte 1 lige nce ,编辑部邮箱 201 1年27期【相关文献出处】期刊荣誉：A SPT来源刊 CJFD收录刊正背景资料：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0.1【摘要等】3 %,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；D

2、IN G Wenjian g ; ZENG Xi a o q in Sc h ool of Materials Science a n【相关作者英文名】d En g in e erin g ; Sh a n g hai Jiao Tong Univers i ty; Shanghai 20 0240;【作者单位】上海交通大学材料科学与工程学院；金属学报， A cta Me t a l 1 u r gica Sinica ,编辑部邮箱 2 0 10年11【相关文献出处】期？期刊荣誉：中文核心期刊要目总览 ASP T来源刊 中国期刊方阵 CJFD收 录刊【关键词】镁；【英文关键词】ma g nes

3、ium;经过50多年的发展，中国已经成为世界上最大的M g原材料生产国.2 0 00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【摘要】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M g生产大国向M g研发应用的强国迈进.镁是一个年轻的金属，2 0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、错、铀、钺等金属。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

4、，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）,M g Al-Mn（AM 系列）,Mg-Al- S i （AS 系列）,MgAl-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

5、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

6、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、油底皴、气缸罩盖、座椅架及轮毂(Whee 1 Hub)等多个关键零部件。根据统计资料，2 003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

7、 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(Shangha i Volkswag e n)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1 5% 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%勺水平，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。其他应用一一镁的轻

8、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、硝酸钢等物质。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

9、。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2.13.5 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：.耐热镁合金。

10、耐热性差是阻碍镁合金广泛应用的主要原因之一，当温度度高时，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 郃）和硅母1）。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Q E22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.耐蚀镁合金。镁合金的耐蚀性问题可通过两个方面来解决 ：严格限制镁合金中的 Fe、Cu、N i等杂质元素的含量。例如，高纯AZ 9 1H蔗合金在盐 雾试验中的耐蚀性大约是AZ91C的100倍，超过了压铸铝合金A380 ,

11、 比低碳钢还好得多。对镁合金进行表面处理。根据不同的耐蚀性要 求，可选择化学表面处理、阳极氧化处理、有机物涂覆、电镀、化学 镀、热喷涂等方法处理。例如，经化学镀的镁合金，其耐蚀性超过了不锈钢。.阻燃镁合金。镁合金在熔炼浇铸过程中容易发生剧烈的氧化燃烷。实践证明， 熔剂保护法和SF 6、SO2、CO2、Ar等气体保护法是行之有效的阻 燃方法，但它们在应用中会产生严重的环境污染，并使得合金性能降 低,设备投资增大。纯镁中加钙能够大大提高镁液的抗氧化燃烧能力， 但是由于添加大量钙会严重恶化镁合金的机械性能，使这一方法无法 应用于生产实践。钱可以阻止镁合金进一步氧化，但是较含量过高时， 会引起晶粒粗化

12、和增大热裂倾向。.高强高韧镁合金。现有镁合金的常温强度和塑韧性均有待进一步提高。在Mg-Zn和Mg -Y 合金中加人Ca Zr可显著细化晶粒，提高其抗拉强度和屈 服强度；加人Ag和T h能够提高M g- RE Zr 合金的力学性能，如含Ag的Q E2 2 A合金具有高室温拉伸性能和抗蠕变性能，已广泛用作飞机、导弹的优质铸件；通过快速凝固粉末冶金、高挤压比及等 通道角挤等方法，可使镁合金的晶粒处理得很细，从而获得高强度、 高塑性甚至超塑性。.镁合金成形技术。镁合金成形分为变形和铸造两种方法，当前主要使用铸造成形工 艺。压铸是应用最广的镁合金成形方法。 近年来发展起来的镁合金压 铸新技术有真空压铸和充氧压铸，前者已成功生产出 AM60B镁合金 汽车轮毅和方向盘，后者也己开始用于生产汽车上的镁合金零件。三、镁合金的应用镁合金是工程应用