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        鎂合金正在成為全球關(guān)注的戰略性材料

        發(fā)布時(shí)間:2020-05-22 10:49    閱讀:

          一、鎂及鎂合金的前期發(fā)展

          1808年,英國化學(xué)家SirHumphrey Davy用熔融電解法首先制得了金屬鎂。1828年,法國科學(xué)家比西(A.A.Bussy)用還原法從熔融的無(wú)水氯化鎂得到純鎂。1886年,以Bunsen的電解槽為基礎,德國建立了首 個(gè)商業(yè)性電解鎂廠(chǎng),鎂合金在德國開(kāi)始工業(yè)化生產(chǎn)。1910年世界鎂產(chǎn)量約10噸/年。1930年德國首次在汽車(chē)上運用鎂合金73.8Kg,1935年,蘇聯(lián)首次將鎂合金用于飛機生產(chǎn),德國大眾用壓鑄鎂合金生產(chǎn)“甲殼蟲(chóng)”汽車(chē)發(fā)動(dòng)機傳動(dòng)系統零部件,英國伯明翰首次將鎂合金運用到摩托車(chē)變速箱殼,到1930年世界鎂產(chǎn)量增長(cháng)到1200噸/年以上。

          二戰期間是鎂工業(yè)的第 一個(gè)飛速發(fā)展期,從1935年開(kāi)始,德、法、蘇、奧、意、美等國分別建立了鎂廠(chǎng),鎂產(chǎn)能急劇增加,此期間鎂主要用來(lái)制造燃燒彈、照明彈、曳光彈、信號彈以及軍用裝備的零部件。1943年世界鎂產(chǎn)量達到23萬(wàn)噸。然而,二戰結束后,鎂需求降低,產(chǎn)量急劇降低,1946年世界鎂產(chǎn)量降低到只有2.5萬(wàn)噸/年,鎂合金發(fā)展進(jìn)入了低潮期。此時(shí),世界各國開(kāi)始考慮鎂合金在民用工業(yè)發(fā)展的可能性,鎂合金的研發(fā)逐漸轉向民用。

          直到20世紀90年代,由于歐洲和美國對汽車(chē)廢氣排放量、能源消耗、噪音的限制的進(jìn)一步升級,減重、提高燃油利用率的高要求迫使各汽車(chē)公司發(fā)展鎂合金。自此,世界各國政府高度重視鎂合金的研究與開(kāi)發(fā),美國、日本、德國、澳大利亞等國家相繼出臺了自己的鎂合金研究計劃,把鎂作為21世紀的重要戰略物資,加強了鎂合金在計算機、汽車(chē)、航空航天、通訊等領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)與應用。德國1997年由聯(lián)邦政府出資了2500萬(wàn)馬克的MADICA(Magnesium Die Casting)鎂合金研究開(kāi)發(fā)計劃,主要研究快速原型化與工具制造技術(shù)、切削加工技術(shù)、壓鑄鎂合金工藝、連接技術(shù)和半固態(tài)成型工藝,并且將鎂合金應用在汽車(chē)、計算機、航空航天等領(lǐng)域,提高了鎂合金的應用能力。日本文部科學(xué)省也在1999年開(kāi)始資助“先進(jìn)鎂合金科學(xué)技術(shù)計劃”項目,由長(cháng)崗科技大學(xué)、東京大學(xué)、東北大學(xué)、國立材料研究所等十多家機構共同完成,目的在于解決未來(lái)鎂合金的應用問(wèn)題,研究方向主要有:鎂合金結構控制、鎂合金表面改性、鎂合金生態(tài)技術(shù)與新型功能材料的開(kāi)發(fā)。1992年開(kāi)始,由于中國采用皮江法煉鎂的快速發(fā)展,使原鎂的價(jià)格降低到與鋁相當的程度,促使鎂合金進(jìn)入了第二個(gè)飛速發(fā)展期。1995年在國際市場(chǎng)鎂價(jià)格上漲的拉動(dòng)下達到了建設高潮,隨著(zhù)皮江煉鎂生產(chǎn)工藝不斷的改進(jìn)與完善,中國逐漸走上了符合中國國情的鎂工業(yè)之路。雖然1996年鎂價(jià)格下跌,但中國原鎂產(chǎn)量一直保持快速的增長(cháng)勢頭,我國的純鎂產(chǎn)量從1990年的0.53萬(wàn)噸增加至1999年底的15.7萬(wàn)噸。歐美各大汽車(chē)公司以及電子行業(yè)對鎂合金汽車(chē)零部件和電子消費品外殼的研發(fā)投入了大量的人力物力和財力,帶動(dòng)了鎂合金的研發(fā)和應用熱潮。2000年世界鎂實(shí)際產(chǎn)量達到43萬(wàn)噸,其中,中國鎂產(chǎn)量達到19.5噸。此時(shí)研發(fā)和應用的鎂合金多為壓鑄鎂合金。

          二、21世紀鎂合金的發(fā)展

          進(jìn)入21世紀,隨著(zhù)汽車(chē)工業(yè)、軌道交通、航空航天和電子產(chǎn)品工業(yè)的飛速發(fā)展,以及人們對高品質(zhì)生活的追求,對環(huán)保型、輕質(zhì)、高性能材料的需求越來(lái)越來(lái)越高,各國政府和鎂合金協(xié)會(huì )相繼提出,發(fā)展新型高性能鎂合金,開(kāi)發(fā)鎂合金生產(chǎn)加工新工藝新技術(shù),生產(chǎn)出高質(zhì)量、性能穩定的多元化、多規格鎂合金產(chǎn)品,提高產(chǎn)品成品率和生產(chǎn)效率,推動(dòng)鎂合金材料的進(jìn)一步工業(yè)化生產(chǎn)和應用進(jìn)程。鎂合金在世界范圍的規模工業(yè)化正在逐步實(shí)現,鎂合金發(fā)展進(jìn)入了新一輪全新高速發(fā)展期。

          近年來(lái),制約鎂產(chǎn)業(yè)發(fā)展的成本與環(huán)境因素已顯著(zhù)改善。2008年全球金融危機后,以中國鎂產(chǎn)業(yè)為主體的世界鎂產(chǎn)業(yè)是恢復快的材料產(chǎn)業(yè)之一。2012年全球鎂產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)量和消費量已基本恢復到金融危機前的水平,但成本和價(jià)格已大幅度下降,原鎂價(jià)格已降低到2007年價(jià)格的50%以下,而且鎂產(chǎn)業(yè)的能耗和污染也大幅度降低。與此同時(shí),從2013年起,我國作為全球大的鎂生產(chǎn)國取消了自2008年開(kāi)始執行的鎂及鎂合金10%的出口關(guān)稅,直接導致國際市場(chǎng)鎂價(jià)格降低10%。

          近幾年,我國的鎂產(chǎn)量和出口量已連續多年居世界第 一。2017年,我國原鎂產(chǎn)量已達到近100萬(wàn)噸,占全球總產(chǎn)量約80%,我國原鎂國內消費量首次超過(guò)出口量。我國近年來(lái)鎂產(chǎn)業(yè)的重要進(jìn)展之一就是青海鹽湖鎂業(yè)10萬(wàn)噸金屬鎂一體化項目全面建成,展現出良好的發(fā)展勢頭。該項目的成功投產(chǎn),可在一定程度上緩解因硅鐵價(jià)格波動(dòng)導致的皮江法原鎂價(jià)格波動(dòng)。

          近十多年來(lái),鎂合金應用量大幅度增加。初步統計,鎂合金使用量已增加到40萬(wàn)噸左右。這表明,在鎂合金產(chǎn)業(yè)技術(shù)快速發(fā)展的同時(shí),鎂合金產(chǎn)品開(kāi)始獲得越來(lái)越多應用領(lǐng)域的認可。與此同時(shí),鎂產(chǎn)業(yè)的政策環(huán)境也逐漸改善。特別是2016年我國國家領(lǐng)導人視察了青海鹽湖金屬鎂一體化項目,將從國家政策層面有力保障和推動(dòng)鎂產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。這些都為世界鎂產(chǎn)業(yè)的可持續發(fā)展創(chuàng )造了良好的成本條件與環(huán)境基礎。鎂合金市場(chǎng)需求量的大幅度增加、鎂產(chǎn)業(yè)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和產(chǎn)業(yè)政策環(huán)境的進(jìn)一步改善,有望在5-10年內促進(jìn)鎂產(chǎn)業(yè)從百萬(wàn)噸級上升到500萬(wàn)噸級以上。

          三、結語(yǔ)

          從19世紀金屬鎂的發(fā)現到如今鎂合金已發(fā)展成為21世紀具有潛力的金屬材料之一,鎂合金正成為全球關(guān)注的戰略性材料。隨著(zhù)鎂合金新材料和新技術(shù)的不斷涌現,鎂合金在當今世界經(jīng)濟和社會(huì )發(fā)展中將扮演越來(lái)越重要的角色。

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