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最新！鎂合金材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告，果斷收藏

2022-08-15 16:20:22 作者：材料學(xué)網(wǎng) 來源：材料學(xué)網(wǎng) 分享至：

1. 鎂合金產(chǎn)業(yè)發(fā)展的背景需求及戰(zhàn)略意義

1.1.1 鎂合金概述

鎂合金密度只有1.8g/cm3左右，比強度顯著高于鋼鐵和鋁合金，應(yīng)用于產(chǎn)品構(gòu)件輕量化效果好、節(jié)能減排效果顯著。因此，鎂合金應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)定位主要有汽車、軌道交通、建筑、3C、休閑和健康、軍口、能源等重要行業(yè)。其中，交通工具、電子信息和建筑等行業(yè)對鎂合金零部件的需求近年來急劇增加。

鎂合金除了具有顯著的結(jié)構(gòu)輕量化優(yōu)勢之外，還具有很好的功能特性，可進一步拓寬鎂合金的應(yīng)用領(lǐng)域。鎂合金具有高的阻尼減振性能，其主要阻尼機制是位錯阻尼，阻尼性能一般是鋁合金的15 倍、鋼的60 倍。鎂合金具有高的導(dǎo)熱性能和散熱性能，室溫下純鎂的熱導(dǎo)率為158W/ （m·K），Mg-Zn 系和Mg-Mn 系變形鎂合金的熱導(dǎo)率可達110 ～ 140W/（m·K），其總體散熱性能優(yōu)于鋁合金。鎂合金具有優(yōu)良的電磁屏蔽性能，常規(guī)商用鎂合金在30 ～ 1500MHz 頻率范圍內(nèi)的電磁屏蔽效能一般可達50dB 以上，盡管低于銅合金，但明顯優(yōu)于相同厚度的部分鋁合金。鎂合金具有良好的能源特性，純鎂的理論儲氫量高達7.6%，作為電池負極材料可以使電池具有很高的理論比容量（2.22A·h/g），因此作為儲氫材料和電池負極材料展現(xiàn)出巨大的潛力。鎂是生命必需的元素，具有良好的生物相容性，在體內(nèi)可降解，從而避免二次植入，是理想的可降解生物醫(yī)用植入材料。鎂的標準電極電位很低，容易發(fā)生腐蝕，兼具強度和降解速率可控的鎂合金在石油鉆采領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景。

近年來，全球鎂專家通力合作，開發(fā)出了一批高強高塑鑄造鎂合金、超高強高塑變形鎂合金、低成本高強高塑鎂合金等新型鎂合金材料，在高質(zhì)量構(gòu)件制備和變形材料的非對稱加工技術(shù)方面均取得了巨大進展。但是，目前商用鎂合金的絕對強度仍然偏低，鎂合金構(gòu)件的耐蝕性也較差，因此需要進一步推廣高性能新型鎂合金的商業(yè)化應(yīng)用。

1.1.2 鎂合金產(chǎn)業(yè)發(fā)展的背景需求

2017 年，我國國內(nèi)鎂消費量首次超過出口量，國內(nèi)鎂合金產(chǎn)量約30 萬噸。2018 年，我國鎂合金產(chǎn)量進一步增加至35 萬噸，2019 年增加至39 萬噸。同時，鎂合金消費占比呈逐年上升的可喜局面（如圖7-1 所示）。隨著汽車、摩托車、3C 產(chǎn)品、航空航天和軍工關(guān)鍵裝備、軌道交通工具、休閑體育器材等重點領(lǐng)域?qū)p量化要求越來越高，鎂合金的需求量和應(yīng)用水平還將進一步增大。預(yù)計在未來5 ～ 10 年，鎂合金在上述領(lǐng)域的應(yīng)用將有望超過300 萬噸。此外，由于鎂合金用于水泥模板可以充分發(fā)揮重量輕、堿性環(huán)境耐蝕性好等特點，鎂合金在建筑行業(yè)的應(yīng)用有望成為一個新的增長點，3 ～ 5 年后鎂合金用量預(yù)計可以達到50 萬噸以上。

（1）汽車輕量化市場需求

10 多年來我國汽車產(chǎn)銷量和保有量連續(xù)保持世界第一。長安、吉利、長城、奇瑞、紅旗等我國自主品牌汽車產(chǎn)銷量已突破1000 萬輛。2012 年，國務(wù)院發(fā)布實施《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2012—2020 年）》，國家工業(yè)和信息化部和各地政府陸續(xù)出臺了多項新能源汽車鼓勵政策，我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展取得了舉世矚目的成就，成為引領(lǐng)世界汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的重要力量。截至2019 年，我國新能源汽車保有量達到380 萬輛，純電動汽車達到310 萬輛。2019 年，新能源汽車銷售達到287 萬輛，預(yù)計未來還將持續(xù)快速增加。

我國自主品牌汽車的整備質(zhì)量正逐年上升，導(dǎo)致乘用車燃料消耗水平較高，絕大部分車型的燃料消耗水平未達到“乘用車燃料消耗量限值標準”（如圖7-2）。因此，我國的汽車用汽柴油消費占全國消費總量比例已經(jīng)達到55% 左右，每年新增石油消費量的70% 以上被新增汽車所消耗，汽車油耗給石油資源和環(huán)境保護帶來了巨大壓力。新能源汽車主要有電動汽車和插電混合電動汽車，其平均整備質(zhì)量為1480kg，比傳統(tǒng)汽車平均重66kg，主要原因在于為提高續(xù)航里程而增加電池重量，常用電池重量在300kg 左右，不過現(xiàn)有新能源汽車仍然因為整車較重而導(dǎo)致續(xù)航里程無法很好滿足用戶實際需求。

2017 年9 月，五部委共同發(fā)布了《乘用車企業(yè)平均燃料消耗量與新能源汽車積分并行管理辦法》，對新能源汽車和汽車輕量化節(jié)能減排提出了具體目標。國家制造強國建設(shè)戰(zhàn)略咨詢委員會和工信部委托中國汽車工程學(xué)會，組織制訂了《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》，為汽車輕量化發(fā)展指出了清晰的目標和明確的技術(shù)途徑。隨著我國汽車工業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展和新能源汽車的快速發(fā)展，節(jié)能減排和環(huán)保要求日益嚴格，汽車輕量化顯得愈發(fā)重要。因此，鎂合金作為重要的輕量化金屬材料在汽車上的大規(guī)模應(yīng)用需求十分旺盛。

（2）軌道交通輕量化需求

2004 年，國務(wù)院批準實施《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》，我國鐵路實現(xiàn)了快速發(fā)展。隨著鐵路和高速鐵路等軌道交通運營里程的快速增加，我國軌道交通車輛數(shù)量也同步大幅度增加。2018 年，我國鐵路貨車擁有量達到83.9 萬輛，鐵路客車擁有量達7.3 萬輛；2019 年，鐵路貨車擁有量達到87.8 萬輛，鐵路客車擁有量達7.6 萬輛，鐵路貨車和客車擁有量穩(wěn)步增加。

按照我國高鐵動車組車輛保有量密度約為1 輛/km 測算，未來10 ～ 20 年高鐵新線建設(shè)將至少新增2 萬～ 3 萬輛動車組需求。同時，我國主要城市均在大力發(fā)展城市地鐵、輕軌和新型空鐵等新型軌道交通，至2019 年累計有30 多個城市建成運營城市軌道交通線路超過5000km，列車保有量近5000 列，未來還將進一步快速增長。據(jù)北京、上海、廣州、深圳等56個主要城市的地鐵建設(shè)規(guī)劃，2030 年地鐵運營里程將達到12000km，對地鐵車輛需求十分巨大。

我國軌道交通大規(guī)模建設(shè)始于2007 年，動車、高鐵、地鐵車體服役壽命一般在20 ～ 30年，因此，預(yù)計在2030—2035 年期間將陸續(xù)進行車體更新，軌道交通車體需求將大量增長。十多年前，我國軌道交通車體用材主要是碳鋼，逐漸發(fā)展為耐候鋼、不銹鋼，新一代的軌道交通車體以鋁合金為主。車體重量從碳鋼時代的20 ～ 25t，逐漸減重至鋁合金時代的10 ～ 12t，牽引能耗也相應(yīng)大幅度下降。隨著我國軌道交通技術(shù)的快速發(fā)展，軌道交通運行速度從150km/h 逐漸提高到250km/h、350km/h，未來將發(fā)展到600km/h。車體輕量化，是高速安全運行、節(jié)能降耗的必然要求，也是我國軌道交通從引進消化吸收再創(chuàng)新、自主提升創(chuàng)新，到全面創(chuàng)新和持續(xù)創(chuàng)新的必然選擇，鎂合金將在其中發(fā)揮重要作用。

（3）航空航天需求

大飛機、載人航天、探月工程等國家重大工程和軍事領(lǐng)域?qū)p量化和減重提出了非常苛刻的要求。研究表明，導(dǎo)彈每減重1kg，射程可增加15km ；軍機整體若減重15%，滑跑距離可縮短15%，航程增加20%，有效載荷提高30% ；火箭每減重1kg，可減少發(fā)射費用2 萬美元；民用客機結(jié)構(gòu)減重14.6%，每年的費用將節(jié)省2.2%。因此，世界各國都在加快航空航天用輕質(zhì)高性能結(jié)構(gòu)材料研發(fā)。

（4）電子通信領(lǐng)域應(yīng)用需求

鎂合金已在筆記本電腦外殼領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，目前被惠普、戴爾、聯(lián)想等主流品牌大量使用，而且應(yīng)用量正在呈上升趨勢。其他應(yīng)用鎂合金的3C 產(chǎn)品還包括投影儀、數(shù)碼相機、網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備、視聽設(shè)備等。富士康、可成等企業(yè)是這一市場的主要供應(yīng)商。

（5）LED 照明的應(yīng)用需求

LED 被公認為當前最具發(fā)展前景的第四代綠色光源。盡管鎂合金的熱導(dǎo)率比鋁差，但鎂合金零部件的散熱效果卻高于鋁合金，這為鎂合金在散熱要求較高的LED 行業(yè)推廣應(yīng)用提供了非常好的機會。鎂合金應(yīng)用于LED 照明領(lǐng)域的部件主要是路燈殼體及燈架、燈管型材、筒燈殼體、球泡燈殼體、隧道燈殼體以及LED 散熱模組等。包括鎂合金壓鑄件和型材，表面處理采用氟碳噴涂、噴塑和陽極氧化。

（6）生物醫(yī)用領(lǐng)域的應(yīng)用需求

在生物鎂合金領(lǐng)域，鎂合金與不銹鋼、鈦合金及鈷鉻合金等高耐蝕植入材料相比，其密度與人體密質(zhì)骨（1.75/cm3）相當、楊氏模量與人骨相近，且在人體中可降解、具有生物安全性，已成為金屬生物材料研發(fā)的熱點。

生物鎂合金的主要發(fā)展方向主要是骨科植入材料和心血管介入支架材料，鎂合金骨科植入材料已在動物試驗中顯示出良好的性能，部分鎂合金材料已在臨床中用于非承力部位的骨植入。國外已有臨床試驗報道證實了鎂合金用作可降解支架的可行性，可有效預(yù)防惰性支架長期在體內(nèi)留存而造成的血管再狹窄問題。

（7）石油鉆采領(lǐng)域的應(yīng)用需求

在油氣鉆采領(lǐng)域，壓裂技術(shù)是油氣開采中的核心難點技術(shù)，而研制一種能夠承受壓裂施工高壓、油井高溫，在油井流體環(huán)境下可控快速降解的輕質(zhì)壓裂球至關(guān)重要。鎂合金由于具有低電極電位而容易腐蝕，并且密度低，成為一種極具潛力的壓裂球材料。

（8）儲能材料領(lǐng)域的應(yīng)用需求

能源安全涉及經(jīng)濟安全和國家安全。全球化石能源嚴重不足，而太陽能、風能等再生能源并網(wǎng)難度極大。為了節(jié)省能源和充分利用再生能源，大力推廣氫氣清潔能源的應(yīng)用，都必須加快發(fā)展新型儲能技術(shù)。

儲氫是最近幾年新發(fā)展的重要儲能途徑，也是氫氣動力車、燃料電池、火箭等裝備和產(chǎn)品的重要動力源頭。鎂及其合金可與氫形成Mg-H 化合物，具有很高的吸氫量，為未來規(guī)模化應(yīng)用打下了基礎(chǔ)。

電池是目前儲能的主要途徑，也是新能源汽車、筆記本電腦、手機等產(chǎn)品和裝備的主要電源。新能源汽車已成為全球發(fā)展方向，急需發(fā)展安全環(huán)保、低成本的新一代電池。鎂電池完全克服了鋰電池資源短缺、成本高、安全性差和環(huán)境污染無法解決等問題。

（9）其他領(lǐng)域的應(yīng)用需求

鎂合金在紡織機械領(lǐng)域的用量穩(wěn)步上升，充分發(fā)揮了鎂合金減振性能優(yōu)勢。鎂合金材料化學(xué)性質(zhì)相對活潑，被廣泛應(yīng)用于陽極材料，如犧牲陽極、電池陽極等，已批量用于大型裝備的電化學(xué)保護、動力電池陽極和電解質(zhì)激活電源陽極等。

鎂合金由于其顯著的輕量化效果，在日用家具的需求量十分巨大。此外，隨著人們生活品質(zhì)的提高，對戶外休閑的需求量逐年增加。戶外休閑過程中，便攜式桌椅、行軍床、漁具等可采用鎂合金制造骨架，達到輕量化的效果。

1.1.3 鎂產(chǎn)業(yè)對國家發(fā)展戰(zhàn)略及經(jīng)濟和國防建設(shè)的重要意義

能源危機、環(huán)境污染和主要金屬礦產(chǎn)資源短缺已成為全球性重大戰(zhàn)略性問題。我國是鎂資源大國，占世界鎂資源的70% 以上；我國也是世界鎂材料與制品生產(chǎn)大國，鎂及鎂合金產(chǎn)量占全球比重已連續(xù)十多年超過80%，鎂及鎂合金是我國在世界上最具話語權(quán)的金屬材料。鎂合金又是最有潛力的輕量化材料之一，其大規(guī)模應(yīng)用對節(jié)能減排、緩解我國金屬礦產(chǎn)資源緊缺等有非常重要的戰(zhàn)略意義。我國提出了“國內(nèi)大循環(huán)、國際國內(nèi)雙循環(huán)”發(fā)展戰(zhàn)略，特別是在復(fù)雜多變國際形勢下，獨具資源優(yōu)勢的鎂合金可從戰(zhàn)略上確保我國新型金屬材料應(yīng)用安全和可持續(xù)發(fā)展.

武器裝備的輕量化是國家安全的重大戰(zhàn)略需求，尤其在航空航天領(lǐng)域，不但能夠提高飛行器的機動能力和有效載荷，還能產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟效益。我國航空航天與國防工業(yè)也制定了明確的輕量化目標，如第四代航空發(fā)動機推重比大于10，衛(wèi)星結(jié)構(gòu)質(zhì)量降低5% 左右，殲擊機結(jié)構(gòu)質(zhì)量系數(shù)從32% ～ 34% 降至27% ～ 28%，戰(zhàn)略導(dǎo)彈彈頭單位側(cè)面積質(zhì)量小于30kg/m2，戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈結(jié)構(gòu)質(zhì)量減輕30% 以上。國外發(fā)達國家高度重視鎂合金零部件在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用。美國、德國、日本等國將鎂合金材料用于衛(wèi)星的各種支架、軸套、橫梁，動能侵徹和毀傷導(dǎo)彈的加強框、壁板、舵面、隔板以及超小型人造衛(wèi)星等。我國也開發(fā)了一系列鎂合金，應(yīng)用于機匣、前艙、零件、飛機液壓恒速裝置殼體、座艙蓋骨架、飛機機身長桁和操作系統(tǒng)的栓臂、支座等構(gòu)件上，起到了很好的輕量化減重效果，提高了國防裝備的運行效果。

2. 鎂合金產(chǎn)業(yè)的國際發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

國際上鎂及鎂合金發(fā)展與應(yīng)用的重點地區(qū)主要在美國、加拿大等北美地區(qū)，德國等歐洲地區(qū)，日本、韓國等亞洲地區(qū)，總的來說前述發(fā)達國家和地區(qū)的鎂合金應(yīng)用已進入相對成熟階段。北美是世界上鎂及鎂合金材料用量最多的地區(qū)，據(jù)估計其年增長速度約為30%，其中以美國和加拿大最為突出。

（1）北美地區(qū)

美國鎂產(chǎn)業(yè)大發(fā)展始于20 世紀80 年代。最初的鎂及鎂合金開發(fā)應(yīng)用集中于汽車工業(yè)。著名汽車公司如福特、通用和克萊斯勒等公司在過去的幾十年里一直致力于新型鎂合金汽車零部件的開發(fā)應(yīng)用，且其成效顯著。鎂合金應(yīng)用中顯示出的巨大優(yōu)勢逐漸受到美國政府的高度關(guān)注和重視，1996 年，美國能源部與通用、福特和克萊斯勒三大集團簽署了一項名為“PNGV”（新一代交通工具）的合作計劃，這項以轎車節(jié)能為主要目標的計劃極大促進了鎂合金的開發(fā)與應(yīng)用。同時，在汽車行業(yè)的帶動下，鎂合金在通信、計算機等行業(yè)的應(yīng)用也隨之不斷擴大。

加拿大鎂資源豐富，鎂產(chǎn)業(yè)較為發(fā)達。1941 年建立的哈雷鎂廠是世界上歷史最長、規(guī)模最大的皮江法鎂廠，1990 年建成的年產(chǎn)4 萬噸的貝坎庫爾鎂廠也是一個較大的原鎂生產(chǎn)廠，這些鎂廠為加拿大鎂合金的發(fā)展提供了充分的材料保障。同時，加拿大擁有當時世界上最大的鎂生產(chǎn)與加工公司—Meridan 公司，其產(chǎn)品應(yīng)用到許多發(fā)達國家的汽車制造中，該公司對世界鎂產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到了相當大的推動作用。隨著鎂合金應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴大，1995 年前后加拿大聯(lián)邦政府及魁北克省投資1140 萬加元成立了一個新的鎂研究中心，旨在通過優(yōu)化設(shè)計、工藝及材質(zhì)，獲得具有優(yōu)良性能的鎂合金壓鑄零部件，從而進一步拓寬鎂合金的應(yīng)用。在政府的參與下，加拿大鎂合金的開發(fā)應(yīng)用正突飛猛進的發(fā)展。

隨著鎂產(chǎn)業(yè)中心逐漸向中國轉(zhuǎn)移，加拿大已將Meridan 公司的鎂合金制造業(yè)務(wù)單元轉(zhuǎn)讓給浙江萬豐集團。同時，加拿大已在鎂合金熱成型技術(shù)方面開展了大量工作，采用鎂合金板材和熱成型工藝制備了汽車車門（圖7-3）。

（2）德國

歐洲的鎂及鎂合金用量僅次于北美，年均發(fā)展速度達60%，其中以德國鎂產(chǎn)業(yè)發(fā)展最為突出。德國的鎂合金歷史較悠久，而且長期以來，尤其是20 世紀90 年代以來，德國在鎂合金壓鑄領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先地位。德國聯(lián)邦科技教育部實施了“MADICA”（鎂壓鑄）聯(lián)合攻關(guān)計劃，該計劃聯(lián)合了德國60 余家企業(yè)、6 所大學(xué)及研究所，累計投資上億歐元進行鎂合金在汽車上的應(yīng)用研究。同時，由德國科學(xué)技術(shù)協(xié)會牽頭，啟動了由德國克勞斯塔大學(xué)和漢諾威大學(xué)負責組織實施的、歐洲最大的鎂合金與鎂合金壓鑄“SFB 390”項目，項目金額超過5300 萬歐元，主要目標是研究鎂合金在結(jié)構(gòu)件中的應(yīng)用。在政府、企業(yè)和科研部門的共同努力下，德國鎂產(chǎn)業(yè)已取得了豐碩的成果，顯著地促進了鎂合金在德國及歐盟工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。可以說，德國是推動鎂合金發(fā)展特別是鎂合金壓鑄件發(fā)展的先驅(qū)和主力軍。

（3）日本

20 世紀80 年代末期，日本開發(fā)出了先進的鎂合金低壓金屬型鑄造裝置，為鎂合金的開發(fā)應(yīng)用提供了保證，并由此開發(fā)了一系列的鎂合金產(chǎn)品。隨后還開發(fā)出了650t、1300t 和1800t 三種壓鑄機，為大型鎂合金零部件提供生產(chǎn)手段。除在汽車領(lǐng)域開發(fā)和應(yīng)用鎂合金外，日本還在計算機、通信等領(lǐng)域進行了鎂合金的開發(fā)與應(yīng)用，成為了鎂合金在3C 產(chǎn)品上的應(yīng)用強國。

日本的鎂消費量占世界的4% ～ 5%，低于全球工業(yè)生產(chǎn)10% 的比例。因此，日本鎂的應(yīng)用領(lǐng)域還有進一步擴大的空間。許多制造商正試圖擴大他們的應(yīng)用。這些制造商不僅包括日本鎂協(xié)會的成員，還包括許多成員以外的制造商。許多公司從日本政府獲得補貼，并正在力求開發(fā)鎂的應(yīng)用。2019 年，日本鎂的供應(yīng)量為33545t/ 年，同比下降14.1%，其中97.5%來自中國，其余來自土耳其、俄羅斯、英國和以色列。日本2007 年的需求峰值為4.7 萬噸，但在雷曼破產(chǎn)后的第二年，日本需求在2009 年大幅下降，自此以后于2010 年開始復(fù)蘇，并顯示出近4 萬噸的穩(wěn)定需求量。壓鑄件正在以4% 的速度增長。盡管目前尚未有大的應(yīng)用渠道，但汽車行業(yè)的應(yīng)用成為主流。用于汽車的小部件項目也得到了投資，應(yīng)用也在擴大。

結(jié)合耐燃鎂合金、加工與連接技術(shù)、防腐技術(shù)以及大型結(jié)構(gòu)制造技術(shù)，日本完成了全鎂車身模型設(shè)計與制作，將仿照目前的新干線列車制作一個5m 長的車身結(jié)構(gòu)（如圖7-4），并在假定實際操作環(huán)境的條件下進行疲勞試驗，以驗證長期使用的可靠性和安全性。在鎂一次電池和二次電池領(lǐng)域，日本也有較大投入。

（4）韓國

韓國的鎂工業(yè)涉及鎂技術(shù)的所有領(lǐng)域，包括熔煉、精煉、鑄造、擠壓/ 軋制、機械加工、表面處理、涂層和回收利用。浦項制鐵開發(fā)了冶煉技術(shù)，并建成了一個大規(guī)模的生產(chǎn)工廠。然而，內(nèi)部和外部因素導(dǎo)致浦項制鐵鎂錠停產(chǎn)，目前鎂錠主要從中國進口。鎂部件于1998年應(yīng)用于三星筆記本電腦外殼。另外，還包括多種鎂合金的應(yīng)用產(chǎn)品，如mp3 和CD/DVD播放機。自2000 年以來，汽車工業(yè)大大增加了鎂部件的應(yīng)用。開發(fā)鎂薄板材料的興趣始于2002 年。浦項制鐵在2007 年建立了一座3000t 產(chǎn)能的鎂板廠，并開始商業(yè)化生產(chǎn)。與此同時，在浦項制鐵鎂工廠周邊，全南先進材料產(chǎn)業(yè)化中心開發(fā)鎂產(chǎn)業(yè)集群，并專注于鎂部件的加工。

浦項制鐵還在江陵建立了一個煉鎂廠，并于2012 年投產(chǎn)，然而現(xiàn)在已經(jīng)停止生產(chǎn)。智能手機市場的需求，明顯增加了鎂在智能手機外殼部件中的應(yīng)用。韓國浦項建立了大型的鎂合金連續(xù)鑄軋生產(chǎn)線，瞄準低成本板材的制備加工，主要應(yīng)用于汽車零部件（如圖7-5），包括安全氣囊殼體、方向盤芯、座椅架、轉(zhuǎn)向柱支架、前照燈殼體、車輪架、車門板等。此外，已開發(fā)了各種各樣的鎂產(chǎn)品，如滑輪、油盤、發(fā)動機罩、變速箱和發(fā)動機安裝支架，并開始商業(yè)應(yīng)用。

韓國開發(fā)了許多其他鎂制品，并得到了廣泛的應(yīng)用，其中包括高速韓國列車（KTX）的座椅框架和厚板、大型工業(yè)機器人手臂框架、自行車框架和LED 散熱器。大慶科技（DaegunTech）和韓國鎂技術(shù)研究協(xié)會（KMTRA）的研究人員，正在開發(fā)鎂合金添加劑制造技術(shù)，用于骨合成或支架的植入物，在愈合過程后不需通過額外的手術(shù)移除。大慶科技開發(fā)了一款3D打印機，專門用于鎂添加劑的制造，旨在提高生產(chǎn)速度和后續(xù)工藝安全性，同時提供防爆設(shè)計。雖然韓國的鎂工業(yè)在不斷發(fā)展，但由于電子工業(yè)的變化，鎂工業(yè)最近有些停滯不前。據(jù)預(yù)測，由于積極研究開發(fā)新的合金，應(yīng)用先進的加工技術(shù)和鎂產(chǎn)品，韓國鎂市場在未來將繼續(xù)增長。

（5）其他國家

挪威、以色列、烏克蘭、意大利、瑞士、澳大利亞、瑞典等也在鎂及合金的開發(fā)應(yīng)用方面做了大量的工作，并取得了不少的成果。從世界鎂產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程可以看出，鎂合金以其巨大技術(shù)和經(jīng)濟優(yōu)勢，正在廣闊的領(lǐng)域中不斷得到開發(fā)和應(yīng)用。世界發(fā)達國家和地區(qū)鎂產(chǎn)業(yè)的發(fā)展大多基于以豐富的鎂資源和先進的加工裝備為依托，以先進的科技為支撐，以政府、企業(yè)、科研部門的大力配合為保障。此外，英國、美國、德國、澳大利亞和加拿大還在鎂基生物材料領(lǐng)域開始布局，并取得重要進展。

3.　鎂合金產(chǎn)業(yè)的國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

3.1 鎂及鎂合金產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

鎂合金作為最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，在航空、航天、汽車、高鐵、通信等領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用潛力，成為最具發(fā)展前景的金屬結(jié)構(gòu)材料之一。中國是鎂資源大國，擁有大量的鎂礦資源和含鎂鹽湖資源。2003 年以來，我國已連續(xù)18 年成為世界上最大的原鎂生產(chǎn)國與出口國。大力推進鎂合金工業(yè)化應(yīng)用，不僅是結(jié)構(gòu)材料輕量化、保護環(huán)境的重要舉措，也是充分利用我國豐富的資源、緩解對鐵鋁礦資源進口依賴的重要舉措，特別是在復(fù)雜多變的國際形勢下具有極其重要的戰(zhàn)略意義。

據(jù)中國有色金屬工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，2019 年我國原鎂產(chǎn)量96.9 萬噸，同比增長12.2%。目前，全球原鎂約有45% 用于生產(chǎn)鎂合金，70% 用于汽車行業(yè)，20% 用于3C 電子產(chǎn)品，10% 用于軍工等領(lǐng)域。如圖7-6 所示，2019 年我國出口原鎂和鎂制品45.16 萬噸，出口量占全球總產(chǎn)量的53%。鎂合金深加工產(chǎn)品以壓鑄方式為主，但存在一定局限性，制約了鎂合金應(yīng)用的大規(guī)模擴展。變形鎂合金產(chǎn)品需進一步從加工技術(shù)到應(yīng)用技術(shù)進行攻關(guān)。

自2000 年起，我國政府、科技界和企業(yè)界開始高度重視鎂產(chǎn)業(yè)發(fā)展：以師昌緒為代表的五位院士發(fā)表了“加速中國金屬鎂工業(yè)發(fā)展的建議”；國家科技部、工信部、發(fā)改委等在鎂合金應(yīng)用開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化方面進行了總體戰(zhàn)略部署，初步建立了鎂合金技術(shù)研發(fā)到產(chǎn)業(yè)化的技術(shù)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)，在全國建立了一批產(chǎn)業(yè)化示范基地。全國很多省市，特別是中西部地區(qū)，積極爭取國家支持，以占領(lǐng)金屬鎂工業(yè)高地，并形成新的經(jīng)濟增長點及支柱產(chǎn)業(yè)。

（1）原鎂產(chǎn)能趨于集中

陜西、山西和寧夏三省區(qū)的皮江法煉鎂以及青海的電解煉鎂被列為各自省區(qū)的優(yōu)先發(fā)展產(chǎn)業(yè)，許多企業(yè)都進行了資產(chǎn)重組，以爭取把鎂產(chǎn)業(yè)做大做強，大力降低能耗和減輕環(huán)境污染。青海省則以西部大開發(fā)為契機，成立了青海鹽湖鎂業(yè)有限公司，在青海民和鎂廠自主開發(fā)的鉀光鹵石煉鎂技術(shù)基礎(chǔ)上，大力引進挪威和加拿大的電解煉鎂技術(shù)和成套裝備，綜合開發(fā)利用青海的優(yōu)質(zhì)鹽湖資源，正在全力打造全球最大電解原鎂生產(chǎn)基地。豎罐煉鎂等原鎂冶煉新技術(shù)得到長足發(fā)展，生產(chǎn)效率和節(jié)能降耗水平逐步提升。

上述以原鎂生產(chǎn)為主省區(qū)的許多骨干企業(yè)利用已有的資本積累和原鎂優(yōu)勢，紛紛向下游延伸，生產(chǎn)鎂合金錠塊和錠坯，甚至投資建設(shè)和生產(chǎn)鎂合金壓鑄和變形產(chǎn)品。其中最具代表性的是山西聞喜銀光鎂業(yè)集團，已基本建成鎂生產(chǎn)和加工的綜合型企業(yè)；金屬鎂規(guī)模化生產(chǎn)的典型企業(yè)南京云海也通過引入寶鋼金屬的戰(zhàn)略投資，開始在鎂合金深加工領(lǐng)域進行布局；榆林地區(qū)已開始成立鎂深加工企業(yè)，逐步向下游發(fā)展。

（2）合金產(chǎn)業(yè)發(fā)展加速

近年來在國家科技部和工信部的大力推動下，鎂合金產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，以壓鑄件為例，產(chǎn)量年均增長20% 以上，并吸引了以美國、加拿大、日本等國家和地區(qū)的世界鎂加工一流企業(yè)到國內(nèi)投資辦廠，在一些地區(qū)已形成了不同產(chǎn)品種類和規(guī)模的鎂合金產(chǎn)業(yè)群體，中國鎂世界制造工廠的地位已基本成形。目前已形成以珠江三角洲、長江三角洲地區(qū)、華北地區(qū)、環(huán)渤海地區(qū)、重慶地區(qū)等為代表的鎂合金產(chǎn)業(yè)群體。

在珠江三角洲一帶集中了一批臺資和港資鎂合金壓鑄生產(chǎn)企業(yè)和設(shè)備供應(yīng)商，如：臺資企業(yè)富士康、港資企業(yè)嘉瑞/ 力勁等，以生產(chǎn)計算機、通信和消費類電子產(chǎn)品部件為主的富士康已成為全球最大的3C 鎂合金供應(yīng)商。深圳力勁生產(chǎn)的系列鎂合金專用壓鑄機以及輔助裝備，在國內(nèi)外多次招標中多次擊敗許多國外著名的壓鑄機生產(chǎn)公司，現(xiàn)已成為國內(nèi)鎂合金壓鑄的首選機型，市場占有率已達到70% 以上。

長江三角洲地區(qū)主要分布在上海、江蘇、浙江等地，其中上海鎂鎂壓鑄廠，主要生產(chǎn)汽車和摩托車用鎂合金壓鑄件，產(chǎn)品主要供給通用汽車，已成為中國最大的鎂汽車零部件供應(yīng)企業(yè)。臺灣敬得是臺灣地區(qū)鎂合金壓鑄件生產(chǎn)資深企業(yè)，在太倉建立了敬得科技公司，主要生產(chǎn)3C 鎂合金產(chǎn)品和汽車、手動工具零部件。浙江萬豐新材料科技收購了加拿大鎂瑞丁公司的鎂合金壓鑄業(yè)務(wù)，在浙江新昌開始大規(guī)模生產(chǎn)鎂合金汽車零部件，主要供給奔馳、寶馬和奧迪等汽車品牌。浙江泰普森集團專注于鎂合金在休閑產(chǎn)品上的批量應(yīng)用，產(chǎn)品銷往歐洲和美國。

華北地區(qū)、環(huán)渤海地區(qū)還有瞄準變形鎂合金市場的企業(yè)群體，重點開展變形鎂合金板材軋制、型材擠壓和鍛件加工。華北地區(qū)以山西銀光華盛鎂業(yè)、北京廣靈精華、西部鈦業(yè)、焦作高招鎂業(yè)、河南德威等為代表，主要進行鎂合金板型材和鎂輪轂等產(chǎn)品加工。環(huán)渤海地區(qū)的國營企業(yè)主要是東北輕合金有限公司，主要進行鎂合金型材的加工。上述兩家企業(yè)的產(chǎn)品主要供應(yīng)給軍工應(yīng)用。民營企業(yè)主要有遼寧中旺鋁業(yè)公司、山東叢林公司、山東華盛榮等。

重慶地區(qū)的鎂產(chǎn)業(yè)由于地方政府的大力支持，企業(yè)和院校的積極參與，走出了一條政、產(chǎn)、學(xué)、研、用通力合作的成功道路，不但形成了完整的設(shè)備制造、材料制備、產(chǎn)品加工、廢料回收完整的產(chǎn)業(yè)鏈，而且研發(fā)、裝備、加工、應(yīng)用等方面長期處于國內(nèi)前列。重慶目前有重慶長安、博奧鎂鋁、仟和鎂業(yè)、昱華新材料等三十多家企業(yè)在研究、生產(chǎn)、加工、應(yīng)用鎂合金產(chǎn)品，鎂合金汽車零部件、紡織機械鎂合金產(chǎn)品等在行業(yè)中影響很大，且石油鉆采等新型鎂合金發(fā)展十分迅速。

（3）社會各方日益關(guān)注

以重慶大學(xué)、上海交通大學(xué)等一批院校為代表，在鎂合金熔鑄、新材料、塑性加工、表面處理及回收再生等方面展開系統(tǒng)而深入的研究，在鎂合金設(shè)計理論、鑄造和塑性加工新技術(shù)、產(chǎn)品開發(fā)與應(yīng)用等多方面均取得了豐富成果，為中國鎂合金開發(fā)應(yīng)用奠定了堅實的理論和技術(shù)基礎(chǔ)。在已有鎂合金研發(fā)機構(gòu)的影響與輻射帶動下，有色金屬、稀有金屬、礦業(yè)、能源、交通等領(lǐng)域中與鎂合金產(chǎn)業(yè)具有一定關(guān)聯(lián)性的實力企業(yè)和研究機構(gòu)逐步進入鎂合金行業(yè)，在原鎂、合金錠、鎂合金塑性成型等深加工產(chǎn)品及其應(yīng)用等方面開始深度介入。特別是國家科技部重點研發(fā)項目以及中國工程院戰(zhàn)略咨詢項目的逐一啟動和順利開展，必將進一步推動鎂合金產(chǎn)業(yè)的分工和產(chǎn)業(yè)布局調(diào)整，進一步加快我國鎂合金行業(yè)的做大做強和健康發(fā)展。

（4）形成了若干產(chǎn)業(yè)基地

經(jīng)過近幾年的穩(wěn)步發(fā)展，2016 年以來，我國國內(nèi)的鎂消費量和鎂合金應(yīng)用總量已超過國外水平。全國已形成若干區(qū)域性的鎂及鎂合金產(chǎn)業(yè)基地，鎂及鎂合金深加工企業(yè)超過100 家。陜西、山西和寧夏等西北地區(qū)以原鎂為主，其中陜西地區(qū)原鎂產(chǎn)量超過50 萬噸，寧夏地區(qū)原鎂產(chǎn)量超過18 萬噸，山西地區(qū)原鎂產(chǎn)量超過15 萬噸。山西省鎂產(chǎn)業(yè)正逐漸向下游深加工發(fā)展，尤其是山西的塑性變形加工具有顯著特色；青海地區(qū)以青海鹽湖鎂業(yè)為代表，以電解鎂為主；長江三角洲地區(qū)和珠江三角洲地區(qū)以鑄造加工和鎂合金裝備為主；山東和環(huán)渤海地區(qū)擁有大型加工裝備，正在發(fā)展大尺寸變形產(chǎn)品；河南地區(qū)主要以鎂粉和部分鑄造和變形深加工為主；重慶地區(qū)已建成了全國領(lǐng)先的國家鎂合金高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)基地，包括鎂合金汽車產(chǎn)品壓鑄、變形產(chǎn)品和熔鑄裝備等，其中鎂合金汽車零部件產(chǎn)量居世界前列。

重慶基地以鎂合金在汽車、摩托車、電子通信等產(chǎn)品上的應(yīng)用為主要目標，形成了以重慶大學(xué)國家鎂中心、重慶博奧鎂鋁、重慶昱華等為核心的產(chǎn)、學(xué)、研、用群體，注重團隊協(xié)作和產(chǎn)業(yè)鏈整合。重慶市鎂合金研發(fā)在全國處于領(lǐng)先地位，擁有世界最大的鎂合金研發(fā)團隊。

山東基地以山東華盛榮、山東嘉泰和青島四方車輛為代表，主要從事鎂合金擠壓產(chǎn)品生產(chǎn)、座椅骨架鑄造、鎂合金在軌道交通上的應(yīng)用等。華東基地以上海交通大學(xué)、上海鎂鎂、浙江萬豐新材料、浙江泰普森、大眾、通用、奇瑞等為代表，主要從事鎂合金汽車零部件、鎂合金薄壁電子產(chǎn)品等技術(shù)的研究開發(fā)。

華南基地主要以嘉瑞控股、廣州鎂業(yè)、力勁公司為代表，主要生產(chǎn)計算機、汽車、自行車等鎂合金零部件和成套裝備。

陜西和山西基地的鎂工業(yè)以原鎂和鎂錠為主，礦產(chǎn)資源豐富、能源及冶煉成本低。普遍采用皮江法煉鎂工藝，皮江法煉鎂設(shè)備相對落后，工人勞動強度大，且污染嚴重，已開發(fā)成功豎罐煉鎂新技術(shù)，生產(chǎn)效率大幅度提高。山西的代表性企業(yè)是銀光華盛鎂業(yè)和五臺云海鎂業(yè)。

河南地區(qū)依托河南省雄厚的輕金屬研發(fā)和應(yīng)用基礎(chǔ)，擁有國家鎂及鎂合金產(chǎn)品質(zhì)檢中心和中鋁鄭州輕金屬研究院，成立了河南鎂業(yè)集團、萬德芙、明鎂科技、地恩地等代表性企業(yè)，主要以鎂粉以及部分鑄造和變形深加工為主。

青海基地的核心企業(yè)是青海鹽湖鎂業(yè)，利用青海格爾木地區(qū)豐富的鹽湖鹵水資源，大力發(fā)展電解原鎂，經(jīng)過多年建設(shè)，已建成年產(chǎn)10 萬噸原鎂生產(chǎn)線，已開始試生產(chǎn)。

重點企業(yè)及產(chǎn)品見表7-1。

3.2 工程化產(chǎn)業(yè)布局與平臺建設(shè)

（1）工程化產(chǎn)業(yè)布局

近十年來在國家及地方政府的大力支持引導(dǎo)下，組織實施了一系列研究開發(fā)計劃和示范工程建設(shè)。目前我國鎂產(chǎn)業(yè)已初步形成了從原材料生產(chǎn)、深加工一直到應(yīng)用的完整產(chǎn)業(yè)鏈，并正不斷向深加工方向縱深發(fā)展。

2019 年10 月30 日，國家發(fā)改委發(fā)布了《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄》（2019 年版），新版目錄中有三處直接涉及鎂。一是在鼓勵類有色金屬項目中，將“高性能鎂合金及其制品”首次列入新材料產(chǎn)業(yè)。在國家層面做出了明確的政策導(dǎo)向，鼓勵多樣化鎂合金材料開發(fā)及其鑄造、擠壓、軋制、鍛造等加工制造，培育新材料產(chǎn)業(yè)鏈。二是在鼓勵類汽車項目中，將“鎂合金”列入輕量化材料應(yīng)用領(lǐng)域，予以鼓勵，認同了鎂合金在汽車輕量化中的重要作用和發(fā)展?jié)摿ΑＨ抢^續(xù)將鎂冶煉項目列入限制類的同時，增加了新的表述，即允許或鼓勵先進節(jié)能環(huán)保工藝的技術(shù)改造鎂冶煉項目，為鼓勵鎂冶煉工藝創(chuàng)新打開了政策通道。此外，《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄》中的其他部分也有涉及鎂及鎂合金項目的內(nèi)容，比如軌道車輛車內(nèi)裝飾材料輕量化應(yīng)用，航空航天用新型材料開發(fā)生產(chǎn)，機械裝備輕量化材料開發(fā)和輕量化技術(shù)，新型能源材料、3D 打印用高端金屬粉末材料、儲氫材料、生物醫(yī)用材料，汽車、能源裝備、軌道交通裝備、航空航天、軍工、海洋工程裝備關(guān)鍵鑄件、鍛件等。

鎂合金輪轂和鎂合金擠壓材被列入新版《重點新材料首批次應(yīng)用示范指導(dǎo)目錄》。工信部發(fā)布的《重點新材料首批次應(yīng)用示范指導(dǎo)目錄》（2019 年版），自2020 年1 月1 日起施行。新版《重點新材料首批次應(yīng)用示范指導(dǎo)目錄》包括了兩種鎂合金材料，即“鎂合金輪轂”和“非稀土高性能鎂合金擠壓材（應(yīng)用于汽車、軌道交通、航空航天，也包括鎂合金棒材）”。將“鎂合金輪轂”和“非稀土高性能鎂合金擠壓材”列入重點新材料，符合當前鎂合金市場開發(fā)的方向和趨勢。當前，鎂合金輪轂和擠壓材正處在產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵階段，將是鎂合金應(yīng)用的亮點和市場規(guī)模化的重要突破口。此項政策將為鎂行業(yè)積極拓展新應(yīng)用領(lǐng)域提供導(dǎo)向支持和重要保障。

中國有色金屬工業(yè)協(xié)會鎂業(yè)分會出具的《關(guān)于府谷鎂冶煉配氣工序的行業(yè)意見》顯示，府谷縣金屬鎂冶煉企業(yè)采用低階煤高溫熱解工藝，把煤炭分級分質(zhì)利用多聯(lián)產(chǎn)理念納入鎂冶煉環(huán)節(jié)，將“低階煤高溫熱解”后生產(chǎn)的煤氣作為燃料生產(chǎn)金屬鎂，建立了鎂冶煉資源綜合利用型的循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)鏈。按照噸鎂消耗的能源測算，噸鎂生產(chǎn)需匹配的煤氣量為15000 ～ 18000m3，噸鎂綜合能耗可控制在4.5t 標煤以下。這將有利于鎂冶煉水平的規(guī)范和提升，有利于鎂產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展。

據(jù)河南省投資項目在線審批監(jiān)管平臺消息，鶴壁“中國‘鎂谷’輕量化高端制造產(chǎn)業(yè)園”項目審批結(jié)果顯示“已備案”。項目估算總投資57000 萬元，計劃2023 年10 月完工，規(guī)劃有擠壓型材、壓鑄以及鍛造輪轂等項目。目前，一批鎂產(chǎn)業(yè)重點項目正在有序推進：捷美特公司年產(chǎn)2 萬噸高強鎂合金特種材料、萬德芙年產(chǎn)2 萬噸高性能鎂合金材料生產(chǎn)加工等3 個鎂產(chǎn)業(yè)重點項目和鎂精深加工產(chǎn)業(yè)。

（2）平臺建設(shè)

經(jīng)過近20 年的發(fā)展和建設(shè)，我國已在鎂合金領(lǐng)域形成了若干國家級研發(fā)和檢測平臺，以及牽頭和參與多個國際化學(xué)術(shù)、技術(shù)和標準組織和平臺，凸顯出了我國鎂合金領(lǐng)域在國際上的領(lǐng)先地位（表7-2）。

3.3 市場需求與應(yīng)用前景

（1）鎂合金在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用

近十年來，我國汽車保有量穩(wěn)步增加，消耗石油占到整個石油消費總量的59%。我國汽車輕量化效果較低，汽車平均百公里油耗遠高于國外發(fā)達國家，對環(huán)境帶來極大壓力。

與鋼鐵和鋁相比，使用鎂合金零部件產(chǎn)生的輕量化效果更加顯著。每使用1kg 鎂，可使轎車壽命期減少30kg 尾氣排放。目前，北美汽車生產(chǎn)廠家每輛汽車用鎂量為1.5 ～ 3.5kg，某些車型已超過20kg。根據(jù)我國汽車輕量化路線圖，到2020 年、2025 年和2030 年，單車用鎂合金要分別達到15kg、25kg 和45kg。以2025 年生產(chǎn)3500 萬輛、單車消耗25kg 鎂合金測算，需求量為87.5 萬噸。以2030 年單車用量45kg 計算，則需要172 萬噸。2019 年，我國生產(chǎn)純電汽車130 萬輛，小型乘用車2500 萬輛，如果僅把每輛車的覆蓋件改為65kg 的鎂合金板材，就需要203 萬噸。長春一汽、上汽大眾、重慶長安汽車等車企都已開始批量使用鎂合金。展望未來，汽車用鎂合金用量或?qū)⒂瓉砭畤娛皆鲩L。

國外對鎂合金在汽車上的應(yīng)用十分重視, 很早就出臺了推動鎂合金在汽車上應(yīng)用的中長期計劃。為了加速鎂合金在汽車上的應(yīng)用，美國通用汽車已和重慶大學(xué)、上海交通大學(xué)等單位進行了10 年以上的技術(shù)合作。

我國也高度重視鎂合金在汽車上的應(yīng)用。自2000 年起，國家科技部、發(fā)改委、工信部等部門分別安排了“交通工具用鎂合金零部件生產(chǎn)及應(yīng)用共性關(guān)鍵技術(shù)研究開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化”“高性能鎂合金的研制和應(yīng)用”等一批國家和省部級項目，在新型高強度鎂合金材料、鎂合金壓鑄技術(shù)、鎂合金軋制和擠壓加工技術(shù)、鎂合金連接技術(shù)等方面取得了重要進展，為鎂合金材料的進一步應(yīng)用打下了堅實的基礎(chǔ)。開發(fā)了50 多款鎂合金汽車零部件，如方向盤芯骨、電器支架、后窗框、門內(nèi)框、輔助轉(zhuǎn)動支架等，并已實現(xiàn)累計裝車超過5000 萬輛，取得了較好的經(jīng)濟效益和社會效益。

因此，在汽車、摩托車等交通工具領(lǐng)域，鎂合金充分展示出質(zhì)輕、減振性能優(yōu)良的特點，已在以發(fā)動機和變速箱為代表的動力傳動系統(tǒng)，以副車架、輪轂、懸架、轉(zhuǎn)向器為代表的行駛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，以車身、車門、前后艙體、儀表板支架、座椅骨架、中控支架為代表的車體及內(nèi)裝系統(tǒng)等形成了規(guī)模化應(yīng)用。根據(jù)我國最新的汽車輕量化路線圖，未來鎂合金在汽車上的應(yīng)用量將超過100kg/ 臺。

（2）鎂合金在軌道交通裝備上的應(yīng)用

我國軌道交通發(fā)展迅猛，由于能源緊張和對節(jié)能減排、安全舒適的更高要求，軌道交通裝備輕量化已成為軌道交通發(fā)展的重要課題。很多新建的軌道交通列車裝備開始大面積使用鋁合金等輕量化材料，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。鎂合金由于具有更高的比強度和比剛度、更好的減振降噪效果、更優(yōu)異的電磁屏蔽效果，已在部分軌道交通內(nèi)飾件和連接件上得到初步的規(guī)模應(yīng)用。

新建的和即將更新?lián)Q代的軌道交通裝備是鎂合金材料及制品的潛在應(yīng)用對象，以長春軌道客車廠和唐山軌道客車廠等為代表的我國軌道交通列車年產(chǎn)量近幾年均在3000 輛左右，產(chǎn)值將超過1200 億元人民幣。山西銀光華盛鎂業(yè)等鎂合金加工企業(yè)的鎂制品已在100 余條地鐵、400 余條高鐵線路上得到了應(yīng)用，使得整車車身得以減重，很大程度上提高了列車的動力，降低能耗。隨著軌道交通的快速發(fā)展和鎂合金材料制備與加工技術(shù)的進步，具有優(yōu)異性能的鎂合金材料及制品必將在軌道交通裝備上獲得更加廣泛的應(yīng)用。

（3）鎂合金在電動自行車上的應(yīng)用

全國的電動自行車保有量已經(jīng)超過了2.3 億輛，年產(chǎn)量一直保持在2000 萬輛以上。但是，80% 以上的電動自行車目前都屬于超標產(chǎn)品（重量及最高速度）。按照現(xiàn)行的國家標準，電動自行車最高車速應(yīng)不大于20km/h，整車質(zhì)量（重量）應(yīng)不大于40kg。對增加了電池的電動自行車來說，輕量化是一個很重要的選擇，在整車減重上有明顯效果后，將會使一次充電后行駛距離進一步延長。鎂合金減振性好，舒適度高；散熱性好，可降低剎車系統(tǒng)溫度，延長剎車輪轂使用壽命，較輕的鎂合金輪轂有利于改善加速與剎車性能。

目前，天津、河北、浙江、山西、山東等已經(jīng)有很多企業(yè)生產(chǎn)鎂合金自行車和電動自行車部件。除了車架、支梯、泥板、支棍等鎂合金車體部件外，鎂合金輪轂的應(yīng)用更是加大了單車鎂合金的用量。如果有50% 的電動自行車每輛使用5kg 的鎂合金，一年將會新增80000噸的鎂合金市場。

（4）鎂合金在LED 照明燈具上的應(yīng)用

LED 被公認為當前最具發(fā)展前景的第四代綠色光源。盡管鎂合金的熱導(dǎo)率比鋁差，但鎂合金零部件的散熱效果卻高于鋁合金，這為鎂合金在散熱要求較高的LED 行業(yè)推廣應(yīng)用提供了非常好的機會。

鎂合金應(yīng)用于LED 照明領(lǐng)域的部件主要是路燈殼體及燈架、燈管型材、筒燈殼體、球泡燈殼體、隧道燈殼體以及LED 散熱模組等。包括鎂合金壓鑄件和型材，表面處理采用氟碳噴涂、噴塑和陽極氧化。據(jù)初步估計，2020 年鎂合金在LED 行業(yè)的應(yīng)用量將達到2 萬噸。

（5）鎂合金在3C 產(chǎn)品領(lǐng)域的應(yīng)用

鎂合金已在筆記本電腦外殼領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，目前惠普、戴爾、聯(lián)想等主流品牌均大量使用，而且應(yīng)用量正在呈上升趨勢。采用鎂合金擠壓板材進行CNC 機加工3C 產(chǎn)品外殼，可以獲得更好的力學(xué)性能和外觀質(zhì)量，因此，微軟公司平板電腦外殼幾乎都采用鎂合金擠壓板材，僅2017 年的采購量就在1.5 萬噸左右。應(yīng)用鎂合金的3C 產(chǎn)品還包括投影儀、數(shù)碼相機、網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備、視聽設(shè)備等。

（6）鎂合金在航空航天和軍工關(guān)鍵裝備上的應(yīng)用

具有質(zhì)輕、比強度高、比剛度高、阻尼減振、電磁屏蔽以及鑄造、切削加工性能優(yōu)異和易回收等優(yōu)點的鎂合金材料在大飛機、載人航天、探月工程等國家重大工程和軍事領(lǐng)域的輕量化和減重方面發(fā)揮著越來越關(guān)鍵的作用，日益受到重視、應(yīng)用面逐漸擴大。

飛機結(jié)構(gòu)中除了內(nèi)部支架框架以外，蒙皮、地板、艙板等最適合使用寬幅鎂合金薄板。有試驗結(jié)果表明，飛機減重1 磅A 所帶來的經(jīng)濟效益，商用機為300 美元，戰(zhàn)斗機為3000 美元，航天器為30000 美元，綜合減重效果比鋁合金高出25% ～ 35%。歐洲空客公司早在20世紀就開發(fā)了鎂合金板，比使用鋁合金減重十數(shù)噸。我國的西飛、成飛很早就在機體內(nèi)使用了鎂合金鍛件、鑄件和板材。高性能鎂合金在航空航天和軍工關(guān)鍵裝備等領(lǐng)域應(yīng)用潛力十分巨大。隨著高性能鎂合金的發(fā)展，鎂合金在飛機發(fā)動機附件機匣、進氣機匣、反推力葉柵，直升機傳動系統(tǒng)機匣，導(dǎo)彈艙體、導(dǎo)彈彈翼、衛(wèi)星艙體、戰(zhàn)斗機駕駛艙框架，月球車機械臂，戰(zhàn)車發(fā)動機部件、輪轂、框架，衛(wèi)星部件，坦克零部件等領(lǐng)域的應(yīng)用潛力將逐步釋放。

（7）石油鉆采領(lǐng)域的應(yīng)用需求

鎂合金由于具有低電極電位而容易腐蝕，通過在鎂合金中添加Cu 或Ni 元素進一步提高其降解速率，同時獲得高強度和高降解速率，對多級分段壓裂技術(shù)的發(fā)展有重要應(yīng)用價值，在油氣開采領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用前景，預(yù)計未來的需求規(guī)模將超過每年20 億元。

（8）儲能材料領(lǐng)域的應(yīng)用需求

鎂基儲能材料主要包括鎂基儲氫材料和鎂電池。鎂及其合金可與氫形成Mg-H 化合物，例如Mg2Ni、Mg2Cu、Mg(BH4)2 等鎂基儲氫材料，穩(wěn)定儲氫量質(zhì)量分數(shù)在2% ～ 15%，且具有較好的吸放氫動力學(xué)，部分體系非常接近燃料電池中質(zhì)子交換膜的工作溫度（約80℃），為未來規(guī)模化應(yīng)用打下了基礎(chǔ)。鎂電池的應(yīng)用將是電池工業(yè)的顛覆性革命，市場容量將超萬億美元。

（9）鎂合金在其他領(lǐng)域的應(yīng)用

鎂合金在紡織機械領(lǐng)域的用量穩(wěn)步上升，已累計裝機超過1000 萬架，紡織斷線率下降超過60%，充分發(fā)揮了鎂合金減振性能優(yōu)勢。例如，鎂合金用于紡織機械的賈卡底座零部件已實現(xiàn)了規(guī)模化應(yīng)用，產(chǎn)品遠銷法國、日本、韓國等國家，取得了良好的社會和經(jīng)濟效益。

在智能裝備領(lǐng)域，鎂合金因其質(zhì)輕減振優(yōu)勢，可顯著改善裝備精度和延長使用壽命，展現(xiàn)出巨大的市場空間。鎂合金因其化學(xué)性質(zhì)相對活潑，將被進一步廣泛應(yīng)用于犧牲陽極、電池陽極等。

4. 發(fā)展我國鎂合金產(chǎn)業(yè)的主要任務(wù)及存在的主要問題

4.1 主要任務(wù)

（1）青海鹽湖電解鎂　

青海鹽湖電解鎂總體上屬于綠色產(chǎn)品，碳排放水平很低。通過鹽湖電解原鎂生產(chǎn)工藝優(yōu)化改進和關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新，提高電解原鎂產(chǎn)品質(zhì)量，特別是降低雜質(zhì)鎳和鐵含量分別至5ppm（1ppm=10-6）以下和20 ～ 30ppm，以更好地滿足市場需求，增強電解鎂產(chǎn)品競爭力。

（2）高性能鎂合金結(jié)構(gòu)材料

① 高性能鑄造鎂合金　以低成本為控制目標，發(fā)展高強度鑄造鎂合金、高塑性鑄造鎂合金和高性能耐熱鎂合金，其主要力學(xué)性能達到現(xiàn)有同類商用鋁合金的水平，以滿足汽車、航空航天等重要領(lǐng)域的更加廣泛的市場需要。

② 超高強變形鎂合金　以稀土鎂合金為主要體系，開發(fā)抗拉強度超過600MPa 伸長率大于5%、抗拉強度500 ～ 550MPa 伸長率大于10%、抗拉強度400 ～ 450MPa 伸長率大于20%的系列超高強高塑性變形鎂合金。

③ 低成本高強度鎂合金　以低無稀土鎂合金為主要體系，強調(diào)低成本元素的綜合使用，開發(fā)抗拉強度400 ～ 450MPa 伸長率8% ～ 20%、抗拉強度350 ～ 400MPa 伸長率20% ～30% 的高強度高塑性鎂合金。

④ 高成型性變形鎂合金　以提高變形鎂合金成型性為主要目標，兼顧產(chǎn)品室溫塑性，發(fā)展高成型性新型鎂合金和高塑性鎂合金。高成型性鎂合金棒材和型材擠壓速度30 ～ 40m/min ；板材的室溫杯突值大于10.0mm ；高塑性鎂合金的抗拉強度大于300MPa 室溫伸長率超過50%。

⑤ 超輕高強變形鎂合金　以鎂鋰合金為重點，開發(fā)密度小于1.60g/cm3 的系列超輕高強變形鎂合金，抗拉強度大于300MPa 伸長率超過20%，同時具備良好成型性。

⑥ 高耐蝕鎂合金　通過深度純凈化、單相鎂基體、表層耐蝕膜層，發(fā)展高耐蝕鎂合金，耐蝕鎂合金基體電極電位達到-1.0V 以上，腐蝕速率與6 系鋁合金相當，復(fù)合氧化膜鎂合金電極電位0V 以上。

⑦ 大規(guī)格鎂合金坯料制備技術(shù)　發(fā)展高效半連續(xù)鑄造技術(shù)與裝備，開發(fā)高質(zhì)量大規(guī)格鎂合金坯料，板坯用扁錠1200 ～ 1600mm 寬、300 ～ 500mm 厚，鑄棒直徑500 ～ 800mm，符合一級探傷要求。

（3）高性能鎂基功能材料

① 高強高阻尼鎂合金　從固溶元素和第二相入手，突破高強度和高阻尼性能協(xié)同瓶頸，發(fā)展兼具高強度和高阻尼的新型鎂合金材料，抗拉強度大于350MPa、比阻尼系數(shù)（SDC）超過40%。

② 生物醫(yī)用鎂合金　以鎂合金植入物可控降解為目標，基于生物安全性和相容性，發(fā)展新型醫(yī)用鎂合金成分設(shè)計、組織調(diào)控和先進制備加工技術(shù)，發(fā)展面向多種用途場景的新型醫(yī)用鎂合金材料和表面改性技術(shù)。新型醫(yī)用鎂合金室溫抗拉強度≥ 300MPa，屈服強度≥ 220MPa，伸長率≥ 20%，有害雜質(zhì)總量≤ 500ppm。人工血漿中均勻降解速率≤ 0.3mm/年、90 天強度下降≤ 20%、180 天強度下降≤ 50%，細胞毒性1 級。

③ 鎂基儲能合金　面向氫能和電池需求，研究鎂基儲氫材料的成分設(shè)計和新型吸放氫原理與方法，形成鎂基儲氫材料數(shù)據(jù)庫，高效制備具有高儲氫密度、低操作溫度、可控放氫、長循環(huán)壽命的新型鎂基儲氫材料，以及高效高能量密度鎂基材料儲氫系統(tǒng)。發(fā)展低電位的鎂電池陽極合金。

④ 電磁屏蔽鎂合金　研究合金元素、加工工藝與電磁屏蔽性能之間的關(guān)系，發(fā)展中等強度電磁屏蔽鎂合金，抗拉強度320 ～ 360MPa，磁屏蔽效能85 ～ 100dB（頻率范圍<1.5GHz，試樣厚度2mm）。

（4）鎂基復(fù)合材料

① 陶瓷增強鎂基復(fù)合材料　以氧化物、陶瓷增強體和變形鎂合金的復(fù)合為對象，研究增強體、合金成分與制備加工工藝之間的關(guān)系，破解高模量鎂合金“卡脖子”難題，發(fā)展高彈性模量的高性能鎂基復(fù)合材料。

② 碳增強鎂基復(fù)合材料　以碳纖維、碳納米管、石墨烯等為增強體，研究新型增強體和合金元素與工藝之間的關(guān)系，發(fā)展高強度鎂基復(fù)合材料。

③ 金屬顆粒增強鎂基復(fù)合材料　以鈦、鋯等高熔點金屬顆粒為增強體，研究新型金屬顆粒和鎂基體以及制備工藝之間的關(guān)系，發(fā)展高強高韌鎂基復(fù)合材料。

（5）鎂合金工程化技術(shù)

① 低成本高品質(zhì)鎂冶煉技術(shù)　以固- 液反應(yīng)、無硅鐵還原、碳熱還原、豎罐冶煉等為重點，研究低成本原鎂冶煉新技術(shù)，構(gòu)建固- 液熱還原制鎂新方法的理論和技術(shù)基礎(chǔ)，開辟金屬鎂高效率、低成本制備新途徑和新方法。

② 高品質(zhì)鎂熔體質(zhì)量控制技術(shù)與裝備　以低成本液相自純化技術(shù)、反重力多級過濾技術(shù)等為重點，發(fā)展除雜除渣新技術(shù)與新工藝，使純凈化成本降低50% 以上，熔體質(zhì)量大幅度提高。

③ 大型、復(fù)雜鎂合金鑄件生產(chǎn)技術(shù)與裝備　航空航天領(lǐng)域的大型復(fù)雜構(gòu)件屬于我國的“卡脖子”難題，為此需要研究大型復(fù)雜鑄件等極端鎂合金產(chǎn)品的高效鑄造生產(chǎn)新工藝新技術(shù)，發(fā)展自動化程度高的成套新裝備和鎂合金真空壓鑄系統(tǒng)。

④ 鎂合金板材加工技術(shù)及裝備　以提高板材熱成型性、控制邊裂和表面質(zhì)量為重點，研究寬幅板材熱處理制度、軋制工藝、基面織構(gòu)調(diào)控工藝，發(fā)展高成型性寬幅板材先進加工技術(shù)與裝備，突破寬幅鎂合金板材熱成型“卡脖子”問題。以擠壓開坯、薄帶鑄軋、包鋁軋制等為重點，研究加工工藝與組織、性能之間的關(guān)系，發(fā)展低成本加工新技術(shù)新裝備。

⑤ 鎂合金型材加工技術(shù)及裝備　以提高擠壓成型性、控制表面質(zhì)量等為重點，研究型材擠壓工藝、熱處理制度和矯直工藝，發(fā)展高質(zhì)量低成本型材先進加工技術(shù)與裝備。

⑥ 鎂合金先進鍛造成型技術(shù)與裝備　以提高鍛造成型性、改善鍛件質(zhì)量、降低成本等為重點，突破高強韌鎂合金成型“卡脖子”難題，研究鍛造構(gòu)件產(chǎn)品的工藝、組織與性能的關(guān)系，發(fā)展適合不同合金的系列高效鍛造新技術(shù)與裝備。

⑦ 鎂合金先進表面防護與連接技術(shù)及裝備　以解決現(xiàn)有鎂合金涂層材料體系少，涂層硬度不高極易劃傷、涂層附著力差的難題，開發(fā)新型結(jié)構(gòu)功能一體化的涂層材料體系，發(fā)展高效可靠的新型涂層制備方法；發(fā)展以攪拌摩擦焊為代表的連接新技術(shù)與新裝備。

（6）標準、數(shù)據(jù)庫與設(shè)計平臺

建立具有我國鎂產(chǎn)業(yè)特色的材料與產(chǎn)品完整標準體系。建立具有國際水平、能滿足鎂合金研發(fā)和應(yīng)用的世界上最大的數(shù)據(jù)平臺。建立把材料研發(fā)、材料與產(chǎn)品加工、產(chǎn)品開發(fā)與應(yīng)用等一體化、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期并且能充分發(fā)揮鎂合金性能潛力的現(xiàn)代化產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)平臺。

4.2 存在的主要問題

（1）技術(shù)創(chuàng)新能力總體不足

國家和企業(yè)對鎂行業(yè)的總體研發(fā)投入還有待加強。高等院校和科研院所的強大研發(fā)能力與企業(yè)創(chuàng)新能力缺乏存在脫節(jié)。主要鎂企業(yè)在基礎(chǔ)共性關(guān)鍵技術(shù)、精深加工技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)研發(fā)投入不足，沒有形成系統(tǒng)的完備的研發(fā)能力和體系，導(dǎo)致鎂產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量穩(wěn)定性差和成本高等問題，導(dǎo)致企業(yè)無法有效對接新的市場機遇，也無法創(chuàng)造新的發(fā)展。

（2）產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)矛盾依然突出

很多原鎂企業(yè)不愿在深加工領(lǐng)域進行投入，盡管國內(nèi)用鎂量和鎂合金消費量呈上升趨勢，但用于結(jié)構(gòu)件特別是大型結(jié)構(gòu)件應(yīng)用的鎂合金比重仍然較低，原鎂產(chǎn)能過剩與部分品種及高端深加工產(chǎn)品短缺依然并存。國內(nèi)鎂行業(yè)缺乏大型國企，盡管寶鋼已入股南京云海，開始進入鎂及鎂合金產(chǎn)業(yè)，但鎂產(chǎn)業(yè)總體上缺乏競爭力，產(chǎn)業(yè)集中度低，企業(yè)總體實力偏弱，缺乏旗艦企業(yè)。

（3）環(huán)保壓力加大與市場需求下降的矛盾加劇

隨著環(huán)保標準不斷提高，原鎂企業(yè)因較為突出的CO2 排放和粉塵控制而面臨的環(huán)保壓力不斷加大，企業(yè)總體成本上升，但受新冠疫情影響和出口限制，鎂及鎂合金的市場需求有所下降。

（4）新型加工工藝與裝備發(fā)展滯后，部分領(lǐng)域“卡脖子”現(xiàn)象突出

鎂合金是工程應(yīng)用的最輕金屬結(jié)構(gòu)材料，但與鋁合金相比，目前鎂合金產(chǎn)量還不足鋁合金的10%。鎂合金材料加工，特別是變形鎂合金材料加工，仍然沿用鋁合金或鋼鐵的加工方式和裝備，很大程度上導(dǎo)致變形鎂合金存在基面織構(gòu)強、成型性差、加工效率低等瓶頸問題，迫切需要發(fā)展符合鎂合金材料特性的新型高效變形加工工藝和具有鎂合金特色的成套裝備。需要大力解決航空航天大型復(fù)雜鎂合金鑄件精密成型技術(shù)等“卡脖子”難題。

（5）原鎂生產(chǎn)新技術(shù)發(fā)展緩慢

鎂需求的穩(wěn)步增長，對鎂冶煉提出越來越高的要求。目前鎂冶煉存在機械化、自動化、規(guī)模化水平偏低，生產(chǎn)效率偏低等問題。我國原鎂冶煉工藝基本上采用固固反應(yīng)的皮江法，該法技術(shù)較為成熟、建設(shè)成本較低，但因還原動力學(xué)過程的固有限制，導(dǎo)致其還原周期長、生產(chǎn)效率低，資源、能源利用不充分。大多數(shù)采用較為落后的橫罐還原冶煉，相對較好的豎罐還原推廣較慢。

碳熱還原煉鎂仍然停留在實驗室階段，距離工業(yè)生產(chǎn)還有很多工作需要開展。青海鹽湖電解鎂生產(chǎn)線已開始投產(chǎn)試運行，但全面達產(chǎn)和穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量仍是下一步重點工作。

（6）鎂合金材料牌號和種類少

與鋼和鋁相比，鎂合金的牌號和合金種類較少，成分設(shè)計、制備加工等技術(shù)體系有待進一步完善。鎂合金是密排六方結(jié)構(gòu)，可動滑移系少且空間分布不對稱，目前還缺乏有效的強化相，提高塑性的技術(shù)途徑尚不夠明確，導(dǎo)致高強鎂合金和高塑性鎂合金種類較少。

（7）鎂合金加工技術(shù)較為薄弱

近年來，鑄造鎂合金得到愈加廣泛的應(yīng)用，隨之對鎂合金熔體質(zhì)量的要求逐漸提高，實現(xiàn)鎂合金鑄錠或鑄件的“純凈化、均勻化、大尺寸、細晶化”仍是未來鑄造鎂合金的發(fā)展重點。

變形鎂合金熱加工溫度區(qū)間窄，熱加工溫度窗口較窄，導(dǎo)致加工成本較高。同時，擠壓過程中錠坯沿長度方向和橫截面方向的塑性流動不均勻而導(dǎo)致組織與性能不均勻，特別是擠壓比較大或斷面復(fù)雜的構(gòu)件，這種現(xiàn)象更為突出。寬幅板型材是變形鎂合金推廣應(yīng)用的關(guān)鍵壁壘。

在鎂合金加工裝備方面，國產(chǎn)熔鑄裝備品種和數(shù)量少，市場占有率低，裝備性能不能完全滿足鑄造鎂合金發(fā)展要求。塑性加工裝備雖然在原有鋁合金成套裝備上進行整改優(yōu)化，但仍然不能很好滿足鎂合金塑性加工要求。

（8）鎂合金應(yīng)用領(lǐng)域受限

雖然鎂合金應(yīng)用量逐年增加，但總體規(guī)模與鋁和鋼相比仍然較小。當前，純鎂的應(yīng)用領(lǐng)域很大一部分在鋁合金和鋼鐵冶煉。鎂合金的應(yīng)用領(lǐng)域主要用作汽車、3C 和航空航天等領(lǐng)域的非主承力構(gòu)件。同時，鎂合金材料與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的一體化設(shè)計有待加強、相關(guān)應(yīng)用的規(guī)范和標準體系缺失，在一定程度上限制了鎂合金進一步擴大應(yīng)用。

5. 推動我國鎂合金產(chǎn)業(yè)發(fā)展的對策和建議（1）強化頂層設(shè)計，加快制定國家鎂發(fā)展戰(zhàn)略我國是鎂資源大國，也是鎂及鎂合金生產(chǎn)大國。鎂是我國唯一具有國際話語權(quán)的金屬材料品種。目前，我國鎂行業(yè)規(guī)劃缺乏國家戰(zhàn)略支撐，沒有從國家資源能源戰(zhàn)略高度和國際競爭角度來審視鎂的重要地位。金屬鎂的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化推進缺乏來自國家層面的有效協(xié)調(diào)和科學(xué)組織，產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟缺失，行業(yè)標準不完善，沒有多層次高水平的行業(yè)服務(wù)平臺，缺少領(lǐng)軍企業(yè)。

為打破技術(shù)開發(fā)和推廣應(yīng)用瓶頸，加快鎂合金材料在各領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用，從而為制造業(yè)減重、更好實現(xiàn)節(jié)能減排，從國家層面加強頂層設(shè)計非常重要。建議國家相關(guān)部門制定國家鎂發(fā)展戰(zhàn)略，以原鎂冶煉、加工聚集區(qū)為重點，按區(qū)域籌建多個各具特色的國家級鎂產(chǎn)業(yè) 協(xié)同創(chuàng)新示范基地，輔以政策支持、資金保障等配套措施，科學(xué)制定各區(qū)域的發(fā)展路線圖。

（2）出臺政策法規(guī)，加強引導(dǎo)我國鎂產(chǎn)業(yè)健康快速發(fā)展鎂產(chǎn)量在10 種常用有色金屬中排行第五，屬較大的有色金屬品種。與銅、鋁、鉛、鋅等大宗有色金屬品種相比，產(chǎn)量規(guī)模較小、只有百萬噸級，企業(yè)所有制結(jié)構(gòu)單一，絕大部分為民營企業(yè)。鎂產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域多，盡管當前金屬鎂下游加工應(yīng)用開發(fā)起步較晚，但產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景廣闊、深加工潛力巨大。

建議國家出臺相關(guān)政策鼓勵引導(dǎo)和吸引更多的企業(yè)，特別是國有大型企業(yè)在鎂行業(yè)加大資金投入，擴大鎂合金行業(yè)整體規(guī)模。出臺相關(guān)優(yōu)惠政策鼓勵相關(guān)行業(yè)使用鎂合金，如汽車工業(yè)、摩托車工業(yè)、電動自行車工業(yè)和電子3C 產(chǎn)業(yè)等，刺激鎂合金的消費，加快提高鎂合金的生產(chǎn)應(yīng)用水平，促使我國鎂產(chǎn)業(yè)從以初級產(chǎn)品為主向高附加值的深加工產(chǎn)品為主轉(zhuǎn)變。

（3）建立國家級技術(shù)創(chuàng)新平臺，加強“卡脖子”環(huán)節(jié)鎂合金材料和產(chǎn)品的開發(fā)和設(shè)計近十年來，國內(nèi)外鎂及鎂合金產(chǎn)品的開發(fā)應(yīng)用和技術(shù)創(chuàng)新一直在迅速地向前發(fā)展，鎂合金產(chǎn)品由于其特有的性能特點而受到了各行業(yè)的廣泛關(guān)注，應(yīng)用范圍越來越廣，用量也越來越大，傳統(tǒng)的新產(chǎn)品調(diào)研、設(shè)計、制造、檢驗、應(yīng)用、銷售的實物開發(fā)生產(chǎn)周期已遠遠不能滿足鎂合金產(chǎn)品對市場快速響應(yīng)的需求。因此，引入高科技的現(xiàn)代制造技術(shù)，強化鎂合金材料與產(chǎn)品應(yīng)用的共性關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，縮短新材料和新產(chǎn)品的開發(fā)和制造周期、降低成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量，已成為鎂合金材料快速發(fā)展和產(chǎn)品大規(guī)模推廣應(yīng)用的關(guān)鍵所在。建議建立鎂合金及其輕量化應(yīng)用的國家技術(shù)創(chuàng)新中心，建立包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、替換設(shè)計平臺和虛擬技術(shù)平臺在內(nèi)的鎂合金設(shè)計制造產(chǎn)品開發(fā)平臺，從而集聚國內(nèi)外優(yōu)秀人才、集中國內(nèi)外優(yōu)勢資源，搭建世界領(lǐng)先的鎂合金產(chǎn)品開發(fā)和設(shè)計及生產(chǎn)應(yīng)用技術(shù)開發(fā)公共服務(wù)平臺，為我國乃至世界鎂產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供技術(shù)支撐。

（4）積極推進鎂合金的基礎(chǔ)研究鎂合金基礎(chǔ)科學(xué)問題研究的缺乏，已成為阻礙鎂合金廣泛應(yīng)用的瓶頸。鎂及鎂合金基礎(chǔ) 研究領(lǐng)域跟不上技術(shù)的發(fā)展，嚴重制約了鎂合金的進一步發(fā)展，導(dǎo)致其應(yīng)用還只集中在特定的幾個領(lǐng)域。需要集中力量加強以下基礎(chǔ)研究：

① 鎂合金相圖和材料基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與鋼、鋁相比，鎂合金相圖研究嚴重滯后，缺少系統(tǒng)的二元、三元和多元相圖研究，特別是多元變溫縱截面相圖研究嚴重缺失；此外，鎂合金的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中，還缺少二元、三元和多元系統(tǒng)的熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫以及擴散系數(shù)、相變動力學(xué)數(shù)據(jù)庫。

② 鎂合金強韌化機理研究鎂合金的絕對強度相對較低，極大地限制了鎂合金的應(yīng)用。目前，鎂合金主要應(yīng)用于汽車方向盤、中控支架、儀表盤支架、座椅骨架、電池包殼體等非主承力結(jié)構(gòu)件，飛機上的應(yīng)用也主要以機匣等殼體件為主。鎂合金強化機制認識的缺乏，導(dǎo) 致提高鎂合金強度只能停留在晶粒細化、微合金化、復(fù)合材料強化等簡單工藝方面。因此，必須加強鎂合金強韌化機理的研究，突破新型強化機理和新型強化相，從而更有效地設(shè)計開發(fā)高強韌鎂合金。

③ 鎂合金塑性變形理論研究鎂合金的晶體結(jié)構(gòu)空間對稱性較低，可動滑移系少，塑性較差，變形產(chǎn)品基面織構(gòu)較強，導(dǎo)致變形鎂合金應(yīng)用受到很大限制。十多年來，在國家和地方科技計劃持續(xù)支持下，重慶大學(xué)與相關(guān)單位通過產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合開發(fā)，研制出了寬幅大型中空薄壁鎂合金型材和寬幅鎂合金板材，在世界上處于領(lǐng)先水平。山西銀光華盛鎂業(yè)聯(lián)合重慶大學(xué)建立了世界上第一條年產(chǎn) 5000t 以上鎂合金擠壓板材的生產(chǎn)線。但是這些鎂合金的塑性加工效率還無法與鋁合金相比，在成型技術(shù)領(lǐng)域還存在“卡脖子”問題，為了促使鎂合金塑性加工獲得更大的發(fā)展，擴大鎂合金的應(yīng)用領(lǐng)域，提高鎂合金的附加值，必須加強鎂合金塑性變形理論研究。

④ 鎂合金腐蝕與防護研究鎂的電極電位低，化學(xué)性質(zhì)活潑，導(dǎo)致鎂合金產(chǎn)品容易腐蝕，同時，表面氧化膜存在固有孔隙使侵蝕性介質(zhì)直接與基體接觸，基體極易腐蝕而使保護涂層從內(nèi)部被破壞，而失去保護作用，這已成為鎂合金零件失效的原因之一并阻礙鎂合金的進一步擴大應(yīng)用。為此，一方面要加強鎂合金腐蝕機理研究，尋求提高鎂合金自身耐腐蝕性能的新原理新方法，另一方面應(yīng)大力發(fā)展低成本表面處理技術(shù)與裝備，對鎂合金表面實施更加有效的防護處理。

（5）發(fā)展鎂合金產(chǎn)業(yè)技術(shù)、推動產(chǎn)品擴大應(yīng)用 ① 提高原鎂冶煉技術(shù)，增強企業(yè)競爭力經(jīng)過多年發(fā)展，我國鎂冶煉技術(shù)工藝有了較大提升，如豎罐技術(shù)的應(yīng)用和推廣，從能耗和產(chǎn)量來看都較橫罐有更大優(yōu)勢，但面對新形勢、新要求，鎂冶煉技術(shù)工藝發(fā)展仍較為滯后，機械化、自動化水平還需提升，工況條件需更好地改善。

多年來，一些高等院校、科研院所在探索冶煉新技術(shù)、現(xiàn)有工藝技術(shù)提升等方面做了大量卓有成效的工作，但這些工作大多較為獨立，缺乏有效的聯(lián)合和協(xié)同。需要進一步加強行業(yè)引導(dǎo)和協(xié)調(diào)，整合行業(yè)資源和技術(shù)，有效提升行業(yè)機械化、自動化水平，增強競爭力，推動行業(yè)冶煉技術(shù)進步，適應(yīng)時代發(fā)展新要求。同時，應(yīng)借鑒其他行業(yè)先進技術(shù)和經(jīng)驗，推動現(xiàn)有冶煉技術(shù)實現(xiàn)突破。

② 加強重點產(chǎn)品研發(fā)，擴大市場應(yīng)用鎂合金產(chǎn)品應(yīng)用規(guī)模化是鎂產(chǎn)業(yè)發(fā)展壯大的必要條件。進一步加強鎂合金材料及應(yīng)用研發(fā)，加快科技成果向產(chǎn)品轉(zhuǎn)換。支持發(fā)展?jié)摿Υ蟆?動力強的重點產(chǎn)品首先突破。依據(jù)行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和市場需求發(fā)展趨勢，鎂合金輪轂、大型構(gòu) 件、寬幅薄板和擠壓材是值得重點關(guān)注的產(chǎn)品。

③ 加強鎂基儲能材料等前沿新材料發(fā)展組織行業(yè)資源，加強鎂作為儲氫材料的研發(fā)為今后產(chǎn)業(yè)化準備。把開發(fā)氫能作為人類未來能源的重要發(fā)展方向之一已逐漸形成共識，金屬儲氫是安全且高效的方式，在儲氫合金中，鎂基儲氫合金被廣泛認為是最有發(fā)展前途的儲氫材料之一。鎂作為儲氫材料具有密度小、儲氫容量高、價格低廉、儲量豐富等顯著特點，關(guān) 鍵技術(shù)一旦取得突破，金屬鎂極有希望成為未來主要的儲氫材料。鎂的潛在需求不可估量，應(yīng)組織行業(yè)力量加強研發(fā)，為鎂產(chǎn)業(yè)打開下一個規(guī)模化應(yīng)用方向。

鎂電池具有能量密度高、環(huán)境友好、安全性更高等優(yōu)點，未來應(yīng)用潛力十分巨大，若開發(fā)成功將是能源領(lǐng)域的顛覆式發(fā)展。

（6）加快推進鎂合金牌號和產(chǎn)品標準化目前，全世界的鋁合金的牌號有 350 余種，其熱處理狀態(tài)數(shù)量更加龐大，因此在應(yīng)用鋁合金時有大量可供選擇的余地。而全世界的鎂合金牌號僅幾十種，其熱處理狀態(tài)更少，因此可供選用的鎂合金材料太少，在很大程度上阻礙了鎂的應(yīng)用。2017 年，全國有色金屬標準化技術(shù)委員會發(fā)布新的鎂合金國家標準牌號，重慶大學(xué)國家鎂合金材料工程技術(shù)研究中心等單位近幾年發(fā)展的 40 多種新型鎂合金已正式成為國家牌號合金，為今后鎂合金的發(fā)展和應(yīng)用打下了很好的基礎(chǔ)。

另外，目前我國鎂合金標準體系還需要進一步完善，由于這些標準制定時大部分在 20 世紀 80 年代中期，隨著生產(chǎn)這些產(chǎn)品的技術(shù)和工藝的發(fā)展，有些標準已不太適應(yīng)當前的生產(chǎn)實際，同時隨著新產(chǎn)品的研究與開發(fā)，也有一些產(chǎn)品存在無標生產(chǎn)的狀態(tài)。近年來，我國鎂工業(yè)有了很大發(fā)展，鎂品種增多，盡管在國家鎂合金材料工程技術(shù)研究中心等單位的努力下，國家鎂合金產(chǎn)品完整的標準格局已基本形成，但仍然有一些標準不能適應(yīng)生產(chǎn)和貿(mào)易的需求，需要進一步完善。

為了使我國從金屬鎂生產(chǎn)大國變成應(yīng)用大國，從入口大國變成出口強國，有必要花大力氣來完善我國的鎂標準體系。首先，各方要正視我國鎂標準目前存在的問題，充分重視鎂標準工作。國家有關(guān)部門要鼓勵和引導(dǎo)鎂工業(yè)的發(fā)展，具體到鎂標準體系的完善上，應(yīng)該從項目和經(jīng)費保障上予以重點考慮。其次，要做好規(guī)劃，總體統(tǒng)籌和分步推進鎂標準體系建設(shè)。再次，要積極學(xué)習國際標準和國外先進標準，盡量參照采用國際標準和國外先進標準，制定和完善我國的鎂合金及鎂合金產(chǎn)品標準。在減少工作量的同時，還可減少貿(mào)易技術(shù)壁壘，有利于產(chǎn)品出口。可喜的是重慶大學(xué)已成為國際標準化組織鎂及鎂合金技術(shù)委員會主席單位，對今后國際標準制定和推動我國先進鎂合金牌號走向世界具有非常積極的作用。

（7）推動更廣泛的國際合作與交流歐美等發(fā)達國家和地區(qū)在鎂合金產(chǎn)業(yè)化方面已經(jīng)具有了相當?shù)囊?guī)模。無論是技術(shù)本身，還是組織實施政府攻關(guān)計劃，都積累了豐富的經(jīng)驗，值得我們認真加以研究、借鑒和吸收。例如，德國在汽車壓鑄件的理論研究和應(yīng)用方面、日本在阻燃鎂合金以及表面處理與涂裝技術(shù)方面、俄羅斯在高強鎂合金發(fā)展和規(guī)模應(yīng)用方面、英國在生物醫(yī)用鎂合金方面、美國在軍事領(lǐng)域和汽車行業(yè)均具有世界水平的先進技術(shù)，可以組織國內(nèi)對口單位開展多種形式的合作，縮短差距。

我國在重慶大學(xué)已組建了國家級國際合作聯(lián)合研究中心（科技部和外國專家局于 2008 年批準），近幾年在強化國際合作、提升我國鎂合金國際影響力等方面做出了大量的工作，已成為 Elsevier 出版社 Journal of Magnesium and Alloys（JCR 一區(qū)期刊，國家領(lǐng)軍期刊）的主編單位、國家標準化組織鎂及鎂合金技術(shù)委員會主席單位和國際品牌鎂合金會議的組織單位。國家應(yīng)該強化對國內(nèi)一些重點單位國際科技合作的支持。

（8）積極組建產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同創(chuàng)新體重慶大學(xué)已成為教育部批準的唯一一個和鎂合金推廣應(yīng)用密切相關(guān)的國家級協(xié)同創(chuàng)新中心—重慶自主品牌汽車協(xié)同創(chuàng)新中心。該中心把鎂合金的推廣應(yīng)用作為重點研發(fā)內(nèi)容開展協(xié)同創(chuàng)新，聯(lián)合了長安汽車、中國汽研、西南鋁業(yè)、重慶理工大學(xué)等國內(nèi)知名企業(yè)和研究院所。中心以我國自主品牌汽車的輕量化發(fā)展重大需求為牽引，構(gòu)建“基礎(chǔ)研究—應(yīng)用研究— 成果產(chǎn)業(yè)化”的一體化創(chuàng)新研發(fā)體系，以重慶大學(xué)的鎂合金技術(shù)力量為技術(shù)支撐，積極推進以鎂合金為代表的輕量化材料在汽車上的規(guī)模化應(yīng)用，滿足我國節(jié)能減排工程的重大需求。目前，長安汽車公司聯(lián)合重慶大學(xué)國家鎂合金工程中心和重慶博奧鎂鋁金屬有限公司等單位共同對長安 CVⅡ車型進行了鎂合金零部件的開發(fā)綜合應(yīng)用，共開發(fā) 12 種零部件，用鎂總重量 20.1kg，其零部件全部通過了相關(guān)機構(gòu)的性能檢測及路試，已小規(guī)模投入生產(chǎn)。由此可見，通過組建產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同創(chuàng)新體，極大推動了鎂合金的應(yīng)用。

重慶大學(xué)聯(lián)合中國鋁業(yè)集團、寶武鋼鐵、重慶長安汽車等大型企業(yè)，在重慶市政府的大力支持下，成立了以鎂合金為主要方向的重慶市輕量化材料技術(shù)創(chuàng)新中心，正在全力打造 “中國輕量化材料工程研究院”，旨在推動新型輕量化材料及其在高端裝備上的進一步應(yīng)用。

以青海鹽湖工業(yè)股份有限公司為主體，聯(lián)合重慶大學(xué)、上海交通大學(xué)、德國鎂中心、美國猶他大學(xué)、澳大利亞昆士蘭大學(xué)等組建的“青海鹽湖鎂產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院”已于 2017 年 8 月在青海格爾木青海鹽湖工業(yè)股份有限公司總部掛牌，主要致力于青海鹽湖電解原鎂、鎂合金及深加工等先進技術(shù)開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化推廣應(yīng)用。為了加快先進技術(shù)研發(fā)和成果轉(zhuǎn)化落地，該研究院計劃在格爾木建立原鎂先進技術(shù)研發(fā)基地、在西寧建立鎂合金壓鑄技術(shù)基地、在重慶建立先進鎂合金研發(fā)基地和分院，并將積極在北京和上海建立分院。該研究院的成立，必將有力推動我國乃至世界電解原鎂及合金的技術(shù)進步和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

由東北大學(xué)、中國科學(xué)院沈陽金屬所、沈陽工業(yè)大學(xué)、大連理工大學(xué)的鎂合金領(lǐng)域?qū)＜?學(xué)者組建的遼寧省鎂合金工程技術(shù)中心在大石橋市揭牌，主要致力于鎂合金技術(shù)研發(fā)與推廣。為使研究成果更好地轉(zhuǎn)化，該中心已吸收沈陽華晨金杯汽車有限公司、營口欣立耐火材料科技有限公司等企業(yè)為應(yīng)用企業(yè)。

河南科技大學(xué)與鶴壁地恩地新材料科技有限公司合作建立“有色金屬共性技術(shù)河南省協(xié) 同創(chuàng)新中心鎂產(chǎn)業(yè)基地”。該中心是河南省委、省政府積極推行“2011”協(xié)同創(chuàng)新計劃、加快中原經(jīng)濟區(qū)建設(shè)而建立的高端產(chǎn)學(xué)研合作平臺。雙方合作，能夠充分釋放人才、信息、技術(shù) 等創(chuàng)新要素的活力，建立多技術(shù)集成的研發(fā)與應(yīng)用平臺，在產(chǎn)學(xué)研合作技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新，畢業(yè) 生社會實踐和就業(yè)等方面開展多種形式的合作。

盡管已成立若干產(chǎn)學(xué)研聯(lián)盟或協(xié)同創(chuàng)新中心，但這些聯(lián)盟或協(xié)同創(chuàng)新中心亟待進一步創(chuàng) 新和完善。聯(lián)盟或聯(lián)合體應(yīng)真正從鎂產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要出發(fā)，圍繞技術(shù)創(chuàng)新，促進產(chǎn)、學(xué)、研、用各單位的知識、技術(shù)和人才要素有效集成，成為以市場為導(dǎo)向、企業(yè)為主體，推動技術(shù)進步、產(chǎn)業(yè)升級，擴大應(yīng)用和轉(zhuǎn)變鎂工業(yè)發(fā)展方式的有效途徑。

(參考文獻從略)

作者簡介潘復(fù)生，中國工程院院士，重慶大學(xué)國家鎂中心名譽主任、教授，重慶市科學(xué)技術(shù)協(xié)會主席、ISO 國際標準化組織鎂合金技術(shù)委員會主席、中國材料研究學(xué)會副理事長，主要從事鎂合金、鋁合金、工具鋼等方面的研究，在鎂合金新材料與新工藝、鋁合金板箔材與鍛件、鐵基工具材料等方向取得多項原創(chuàng)性成果。獲得國家技術(shù)發(fā)明獎和科技進步獎 4 項，部省級技術(shù)發(fā)明獎和科技進步獎 10 余項。發(fā)表論文 500 多篇，授權(quán)發(fā)明專利 150 多項。

蔣斌，重慶大學(xué)國家鎂中心副主任，教授，長期從事鎂合金材料及制備加工技術(shù)研發(fā)，推動鎂合金在交通工具、電子信息、航空航天和國防軍工等領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用，已發(fā)表學(xué)術(shù)論文 160 多篇，授權(quán) 發(fā)明專利 40 多項，起草制訂國際國內(nèi)標準 7 件，獲得國際鎂協(xié)創(chuàng)新獎等重要獎勵 6 項。

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