鎂合金材料的應(yīng)用及發(fā)展前景

劉丹

摘要：本文詳細介紹了鎂合金的特點，總結(jié)了它在汽車工業(yè)、電子產(chǎn)品、航空、航天及武器制造等工業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀，展望了鎂合金應(yīng)用的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：鎂合金 應(yīng)用 發(fā)展前景

中圖分類號：TG14 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）10（b）-0074-01

鎂是一種銀白色的金屬，是地殼中儲量最豐富的輕金屬元素之一，其密度為1.74g/cm3，是鋁的2/3，是鋼的1/4，是一種最輕的結(jié)構(gòu)金屬材料[1]。鎂能與鋁、鋅等組成很有工業(yè)價值的實用合金，具有很高的比強度與比剛度、有相當高的導(dǎo)熱性與導(dǎo)電性、無磁性、并有優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性與良好的能量吸收特性[2～4]，是制造抗振零件的良好材料。由于這些特性，使得鎂合金作為一種結(jié)構(gòu)材料，在航天航空、交通運輸工業(yè)、3C產(chǎn)業(yè)、國防軍工、光學(xué)儀器、以及家用電器等領(lǐng)域[5～7]中有十分廣泛的用途。

1 在汽車工業(yè)中的應(yīng)用

鎂合金的比強度高于鋁合金和鋼，比剛度接近鋁合金和鋼，能夠承受一定的負荷；它具有良好的鑄造性和尺寸穩(wěn)定性、質(zhì)量輕、易加工成形和易于回收的性質(zhì)決定了鎂合金能廣泛的應(yīng)用在汽車中[8]。

早在20世紀30年代，鎂合金就已經(jīng)正式應(yīng)用于汽車工業(yè)。1970年的石油危機又使鎂合金在汽車工業(yè)中日益受到重視。90年代以來，隨著工業(yè)突飛猛進的發(fā)展，這就要求汽車工業(yè)要向盡量減重、節(jié)能及環(huán)保的方向發(fā)展，據(jù)測算，汽車自重每減輕10%，燃油效率就可提高5.5%，如果每輛車能使用70kg鎂，CO2的年排放量就能減少30%以上。在某些汽車零件中換用鎂合金就能減輕整車重量，也就間接減少了燃油消耗量。

但從成本上看它仍然偏高于鋁合金。盡管如此，鎂合金的應(yīng)用前景仍然看好：汽車工業(yè)對鎂合金鑄件的消費量占鎂的消費總量的80%。福特汽車公司已開始用鎂合金來制造懸架零件、制動盤和制動鉗等；而日本1990年每輛汽車用鎂量僅5kg，預(yù)計2000年底將增至210kg，占汽車重量的25%[9]。

2 在電子產(chǎn)品中的應(yīng)用

計算機、通訊設(shè)備等電子產(chǎn)品近年來發(fā)展迅速。隨著數(shù)字化技術(shù)及鎂合金的表面處理技術(shù)不斷成熟，數(shù)字產(chǎn)品也進入了日益更新并迅速發(fā)展的階段，鎂合金作為一種新型材料已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于電子產(chǎn)品中。鎂合金最早被應(yīng)用于該領(lǐng)域是在日本，那時鎂合金被應(yīng)用于便攜式產(chǎn)品如手機等。如今，鎂合金材料已經(jīng)普遍應(yīng)用于筆記本電腦外殼，用鎂合金材料替代塑料材料應(yīng)用于電腦領(lǐng)域后，產(chǎn)品的尺寸精度和散熱性都得到了有效改善，同時也因為鎂合金的密度小、比重輕，導(dǎo)熱性能好且熱穩(wěn)定性高等特點，使得鎂合金能夠完全適合電子產(chǎn)品對輕、薄、短、小等方面的要求，全球筆記本電腦機殼的使用量也從1997年的462t已經(jīng)發(fā)展到了2000年的3610t，僅僅在這一領(lǐng)域，鎂合金的使用量就已經(jīng)在短短的4年間增長了近8倍。另有研究表明：鎂合金手機外殼可以吸收90%的輻射。

3 在航空航天領(lǐng)域的發(fā)展

航空航天工業(yè)對材料提出了苛刻的性能要求。在減輕相同質(zhì)量的情況下，戰(zhàn)斗機節(jié)省的燃油費是商用飛機的10倍，而商用飛機節(jié)省的燃油費是汽車的近100倍，飛機質(zhì)量的減輕可以提高飛機的機動性能，對于戰(zhàn)斗機而言，可以提高其戰(zhàn)斗力，對于運送用飛機則可以節(jié)省運送的花費。鎂合金材料能夠廣泛應(yīng)用于航空航天事業(yè)的重要原因是因為鎂合金材料本身質(zhì)量輕，將鎂合金材料用到航天航空系統(tǒng)中，可以極大限度的減少飛機的重量。

4 在武器上的應(yīng)用

鎂合金最早應(yīng)用于軍事工業(yè)領(lǐng)域是在1916年，被用于制造77mm炮彈引線；在20世紀30年代的應(yīng)用有大炮車輪和小雷投擲器；40年代的應(yīng)用有60mm迫擊炮炮座、地面導(dǎo)彈發(fā)射器等；到50年代，鎂合金又被用于制造控制系統(tǒng)雷達、M116運輸機艙頂拱部件和底板；在60年代，鎂合金被用于生產(chǎn)迫擊炮底座、法國AMX10坦克槍槍架、AM102105mm榴彈炮炮架架尾等；到80年代后，為了實現(xiàn)武器輕量化，鎂合金在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸擴大，有著廣泛應(yīng)用前景[10]。

5 鎂合金的發(fā)展前景[11]

我國是世界上鎂資源最豐富的國家之一，也是世界上鎂的生產(chǎn)及出口大國。但我國鎂產(chǎn)量的80%是作為初級材料低價出口，應(yīng)用研究不夠，缺少先進的制備及加工技術(shù)等，在我國鎂合金產(chǎn)業(yè)屬于典型的以犧牲資源和環(huán)境為代價的原料出口型工業(yè)。但在2006年，我國鎂工業(yè)的發(fā)展呈現(xiàn)多樣性的態(tài)勢，鎂深加工產(chǎn)業(yè)鏈得到突破發(fā)展，我國鎂工業(yè)從原來的原材料的生產(chǎn)大國開始向鎂合金生產(chǎn)強國轉(zhuǎn)型。目前，我國的鎂合金板帶已經(jīng)成功應(yīng)用在航空、航天、汽車、五金、交通等領(lǐng)域。雖然還處于起步階段，但隨著鎂合金加工處理工藝的進一步改善，成本進一步下降，在不遠的將來，這種環(huán)保、輕便的金屬將真正走進大眾的生活。在日益嚴重的資源和環(huán)境雙重壓力下，鎂合金作為目前工程應(yīng)用中最輕和尚未被全面開發(fā)的金屬材料，正受到前所未有的關(guān)注。

參考文獻

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