鎂合金材料的應用及發展前景

劉丹

摘要：本文詳細介紹了鎂合金的特點，總結了它在汽車工業、電子產品、航空、航天及武器制造等工業中的應用現狀，展望了鎂合金應用的發展前景。

關鍵詞：鎂合金 應用 發展前景

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，是一種最輕的結構金屬材料[1]。鎂能與鋁、鋅等組成很有工業價值的實用合金，具有很高的比強度與比剛度、有相當高的導熱性與導電性、無磁性、并有優異的尺寸穩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構材料，在航天航空、交通運輸工業、3C產業、國防軍工、光學儀器、以及家用電器等領域[5～7]中有十分廣泛的用途。

1 在汽車工業中的應用

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定性、質量輕、易加工成形和易于回收的性質決定了鎂合金能廣泛的應用在汽車中[8]。

早在20世紀30年代，鎂合金就已經正式應用于汽車工業。1970年的石油危機又使鎂合金在汽車工業中日益受到重視。90年代以來，隨著工業突飛猛進的發展，這就要求汽車工業要向盡量減重、節能及環保的方向發展，據測算，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，鎂合金的應用前景仍然看好：汽車工業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，預計2000年底將增至210kg，占汽車重量的25%[9]。

2 在電子產品中的應用

計算機、通訊設備等電子產品近年來發展迅速。隨著數字化技術及鎂合金的表面處理技術不斷成熟，數字產品也進入了日益更新并迅速發展的階段，鎂合金作為一種新型材料已經被廣泛應用于電子產品中。鎂合金最早被應用于該領域是在日本，那時鎂合金被應用于便攜式產品如手機等。如今，鎂合金材料已經普遍應用于筆記本電腦外殼，用鎂合金材料替代塑料材料應用于電腦領域后，產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，導熱性能好且熱穩定性高等特點，使得鎂合金能夠完全適合電子產品對輕、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已經發展到了2000年的3610t，僅僅在這一領域，鎂合金的使用量就已經在短短的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 在航空航天領域的發展

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

4 在武器上的應用

鎂合金最早應用于軍事工業領域是在1916年，被用于制造77mm炮彈引線；在20世紀30年代的應用有大炮車輪和小雷投擲器；40年代的應用有60mm迫擊炮炮座、地面導彈發射器等；到50年代，鎂合金又被用于制造控制系統雷達、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，為了實現武器輕量化，鎂合金在軍事領域的應用逐漸擴大，有著廣泛應用前景[10]。

5 鎂合金的發展前景[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及出口大國。但我國鎂產量的80%是作為初級材料低價出口，應用研究不夠，缺少先進的制備及加工技術等，在我國鎂合金產業屬于典型的以犧牲資源和環境為代價的原料出口型工業。但在2006年，我國鎂工業的發展呈現多樣性的態勢，鎂深加工產業鏈得到突破發展，我國鎂工業從原來的原材料的生產大國開始向鎂合金生產強國轉型。目前，我國的鎂合金板帶已經成功應用在航空、航天、汽車、五金、交通等領域。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境雙重壓力下，鎂合金作為目前工程應用中最輕和尚未被全面開發的金屬材料，正受到前所未有的關注。

參考文獻

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[11] 徐紅霞，張修麗.21世紀的綠色環保材料—鎂合金[J].上海工程技術大學學報，2007，21（4）：123/223/323/423/523.