高性能鎂合金制備擠壓產業化研究

張海靜

摘 要：本文通過分析制約高性能鎂合金制備擠壓產業化的因素，尋找高性能鎂合金擠壓制備產業化的切實可行的解決方法。

關鍵詞：鎂合金 產業化

1 背景

山西是產鎂大省，曾經號稱中國的“鎂都”，但從2012年原鎂產量次于陜西，發展落后的原因主要是生產普通鎂錠，在鎂的深加工和應用上發展緩慢，徘徊在低端用鎂階段，主要以普通鎂錠產品為主，用來加工鎂屑鎂粉等出口。近年來，生產成本和市場價格形成嚴重倒掛，生產產量越多，虧損越多，單純以原生鎂錠為主要產品的金屬鎂廠紛紛減產、停產。如何走出困境，化危為機，必須以“新常態”面對鎂行業發展，由“量”的發展向“質”的轉變勢在必行，走出一條“生產優質鎂、制造高端鎂合金產品、變形鎂合金深加工一體化工程”延伸鎂鏈條走向高端應用發展的道路，對于發展山西經濟，維系山西鎂產業科學發展、長遠發展有著廣泛而深遠的意義。

2 制約高性能鎂合金制備擠壓產業化的因素

目前，制約變形鎂合金產業化的主要因素之一是材料因素，表現為擠壓產品質量不穩定，綜合性能不均衡。最突出表現為產品加工性能較差，抗腐蝕等性能不一致。其中原材料的質量問題作為影響鎂合金變形加工和力學性能的關鍵因素，是實現變形鎂合金產業化需要解決的首要問題。

制約變形鎂合金產業化的主要因素之二是整體流程長、非連續生產，效率低下。造成產品成本較高，缺少市場競爭力。目前國內大多數鎂合金企業產業鏈不完整，未形成有效閉環和集約化管理。目前國內多數鎂合金生產廠家模仿原蘇聯生產模式靠外購鎂合金坯料來實現擠壓。由于當時鎂合金產品屬于稀有金屬，主要用于軍工等特殊行業，側重于技術及質量，可以忽視成本的影響。但隨著鎂合金產品的迅速增長，原模式已經不適應產業化發展的步伐。生產流程從原材料（鎂錠、坯料）、成品、廢料（制程和加工過程產生的不良品、料頭等）各個環節屬于不同的供應商，由于從鎂錠-坯料-擠壓品各環節加工過程中會產生15%-20%左右的廢料，兩個環節加起來會達到30%左右的廢棄料。對于第一環節將會產生15%左右的料頭和鎂屑，當廢料銷售，目前廢料價格一般為頂原鎂錠價格的一半左右，即每噸材料至少損失15%的價格，按照1噸1.6萬計算，損失2400元，對于第二環節將會產生15%的不良和壓余，每噸2.5萬元左右，將會產生3750元的廢料，兩項加起來為6150元損失，把這些當廢料處理只能賣到原值的一半左右，損失3000元左右。如果按照每年生產1萬噸計算，將會損失3000萬元左右。對于鎂合金產品來說，這是一個巨大的成本。并且原料和加工且大多不屬于同一廠家地域，坯料、成品、廢料來回運輸，物流運輸成本較高，整體流程長，消耗大，各環節注重各自利益，鏈條管理難以形成有效控制，最終造成產品成本較高，即使質量再高再好，面對產品價格客戶卻望而止步，市場競爭能力受限，嚴重制約了產業化發展的進程。

3 解決方法

基于前期針對鎂合金坯料工作基礎，鎂合金研究開發與產業化發展的基礎上，需要針對以上兩個制約因素進行著手解決。實現高性能變形合金，針對主要因素之一材料問題：首要解決源頭管理是原料質量的穩定。其技術上的瓶頸主要是保證原材料純凈化、均質化。雜質含量高、擠壓坯料的質量不穩定（夾雜、晶粒粗大、組織不均勻）、擠壓速度低，后續處理工藝與專用設備不過關和擠壓工藝技術不成熟等。在高品質擠壓型材坯料基礎上，針對擠壓型材優化模具、工藝設計及后續時效熱處理工藝，獲得高強度鎂合金擠壓型材。

通過穩定鎂錠質量，穩定產品性能，通過原鎂生產雜質控制、熔體復合凈化—過濾—變質工藝、半連續鑄造過程的保護和阻燃技術，再添加適當比例的錳、稀土元素和控制稀土相形態的變質劑工藝、通過電磁熔鑄技術等措施以達到坯料的純凈化、均勻化和細晶化，大幅度提高合金室溫韌性、強度和塑性加工性能，最終得到高品質鎂合金坯料。

針對主要因素之二：流程長、非連續生產、成本高，缺少競爭力。繼續利用公司整體循環經濟優勢，充分發揮鎂鏈條模式，實行無縫式閉環管理，建設集約化管理，實現從原料輸入到成品輸出的“短流程”、“連續化”“0廢料”的一體化工程。

最終實現高性能鎂合金制備擠壓一體化技術和工程上協同提高及工業化制備和規模應用，并獲得部分核心生產技術。從而為山西鎂產業發展找到一條可持續發展的路子，為山西鎂產品的未來創造“鎂”好明天起到示范作用。隨著變形鎂合金產品市場的拓展和技術的提高，型材產能日趨壯大。變形鎂合金產業面臨著一次新的革命。

4 結論

破解從源頭到最終成品的“高性能”和“一體化”兩個難題，表面上看是結果和過程的關系，實際上是解決材料技術和產業化應用技術，是“質”與“量”認識上的又一次提高。只有質量上的高性能，沒有市場競爭力，應用上的產業化推進是空中樓閣，鎂合金的發展受限。而只有量的發展，沒有質的保證來發展，是盲目發展，也是最終沒有市場。因此我們提出高性能坯料制備擠壓一體化工程，就是充分兼顧質與量的宏觀辯證關系，結果和過程的必然聯系，依靠鎂合金材料制備技術和一體化應用技術。面向全球市場進行開發，依靠中西技術相結合取長補短，推進材料技術的研究和應用。以山西鎂產業發展和新材料技術突破為契機，以東義鎂行業最長鏈條為載體，實現變形鎂合金一體化工程的示范作用，為山西轉型發展和鎂產業振興先行先試做排頭兵。