金屬鎂 大有前途的綠色金屬材料
鎂因為其精良的物理性能和機械加工性能,雄厚的蘊藏量,已經(jīng)被業(yè)內(nèi)公認為最有前途的輕量化材料及二十一世紀的綠色金屬材料,將來幾十年里鎂將成為需求增加最快的有色金屬?!? 在6月7日舉行的“中國鎂業(yè)發(fā)展高層論壇”上,剛剛參加完中國工程院2004年院士大會的十幾位材料科學、冶金工程、制造工程方面的院士對鎂的應用前景都極為看好。中國科學院院士和中國工程院院士師昌緒指出,“鎂是包括海洋在內(nèi)地球表層最為雄厚的金屬元素,在諸多金屬趨于枯竭的今天,大力開發(fā)金屬鎂材料是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的緊張保證”。 一、鎂性能精良,儲量極為雄厚 鎂及其合金是迄今在工程中應用的最輕的金屬結構材料,具有密度小、比強度高,電磁屏蔽性、減震性好以及精良的鑄造性能和機械加工性能。鎂的密度為1740千克/立方米,約為鋁的64%,鋅的25%,鋼的23%。作為輕金屬,比強度、比剛度,鎂合金僅次于鈦合金及合金結構鋼,但顯明高于鋁合金,而遠遠高于工程材料,其抗沖擊、加工性能、可回收性能均優(yōu)于鋁合金。 鎂的蘊藏量雄厚,在地殼中的儲量達到2.1%-2.7%,在所有元素中排第六位,是僅次于鋁和鐵居第三位的金屬元素。鎂的礦物中常用的有菱鎂礦、白云石和光鹵石。另外,海水中的鎂合金達到0.13%。而我國是世界上鎂資源最為雄厚的國家之一。我國白云石、菱鎂礦儲量雄厚、品位高、分布廣,西部青海湖也蘊藏雄厚的鎂資源。 二、鎂需求量快速增加,前景看好 ?。玻笆兰o90年代中期以來,隨著能源價格的上漲,可持續(xù)發(fā)展要求的進步,以及電子信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,鎂及鎂合金研發(fā)及應用進入高速增加期,尤其是在發(fā)達國家得到高度關注。近年西方鎂合金應用的市場增加率達到了15%以上,全球鎂合金的應用年均增加達到10%左右,而同期西方錫、銅、鋁、鋅的年均增加率則都在2%-4%左右。汽車用鎂壓鑄件的增加是近十年來輕量化的熱點,美國、歐盟、日本汽車業(yè)都成立了響應的研究部門和產(chǎn)業(yè)同盟,制定并鎂實施了相干研發(fā)計劃。 自上世紀九十年代中期以來,中國鎂工業(yè)發(fā)展敏捷,已經(jīng)憑借資源、能源、成本上風和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新上風奠定了在原鎂生產(chǎn)方面的絕對上風。2003年,中國原鎂產(chǎn)量已達35.4萬噸,同比增加32.1%,成為繼鋁、鋅、銅、鉛之后的第五大有色金屬,鎂產(chǎn)品出口量29.8萬噸,比上年增加42.58%,均居世界首位。中國有色金屬協(xié)會鎂業(yè)分會吳秀銘會長在報告中提出:“中國已經(jīng)成為名符其實的鎂資源大國、生產(chǎn)大國、出口大國,已占全球原鎂市場份額的70%以上,推動了鎂活著界范圍內(nèi)的廣泛應用”。 但是與發(fā)達國家相對,我國鎂應用水平還很低,目前用量雖有肯定增加,但只有5.12萬噸。重要緣故原由是鎂加工技術開發(fā)相對滯后,相干產(chǎn)業(yè)和諧配合不夠,產(chǎn)業(yè)化水平低。鎂業(yè)分會秘書長孟樹昆感觸地透露表現(xiàn):“在中國將來可持續(xù)發(fā)展中,資源合理的開發(fā)與行使是優(yōu)等大事。2003年,我國銅產(chǎn)量的60%以上、鋁產(chǎn)量的48%,鋁產(chǎn)量的30%、鋅產(chǎn)量的20%,是靠進口質料生產(chǎn)的。因為進口質料價格大幅上漲,資源題目已直接影響到有色金屬工業(yè)的持續(xù)穩(wěn)固發(fā)展,而中國鎂業(yè)是真正資源和生產(chǎn)上風的產(chǎn)業(yè),鎂及鎂合金材料的大量應用,對減重、節(jié)能、環(huán)保、進步產(chǎn)品性能都具有緊張作用,對我國建設資源節(jié)約型社會有積極的意義?!? 據(jù)鎂業(yè)分會統(tǒng)計,目前開展鎂及鎂合金加工生產(chǎn)的企業(yè)已超過80余家。投資與產(chǎn)業(yè)化的重點方向是:高品質鎂合金生產(chǎn)、汽車、摩托車用鎂壓鑄件生產(chǎn)、手機、筆記本電腦等3C產(chǎn)品外殼生產(chǎn)、鎂基捐軀陽極生產(chǎn)、鎂合金板材、擠壓材生產(chǎn)、鎂基脫硫劑和超細鎂粉生產(chǎn)等。 近幾年,我國在高性能鎂材料的研究,鎂加工裝備的開發(fā)以及鎂合金深加工產(chǎn)品的開發(fā)應用方面都取得了較大的進展,已形成了從原材料到深加工到應用的完備產(chǎn)業(yè)鏈、產(chǎn)業(yè)群,從基礎研究到應用研究到產(chǎn)品開發(fā)的完備科研開發(fā)系統(tǒng),這些都有助于我們將鎂資源上風漸漸變化為經(jīng)濟上風,實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)跨越式發(fā)展。 當前,在鎂產(chǎn)業(yè)鏈延長、鎂產(chǎn)品研發(fā)系統(tǒng)漸漸完美、相干產(chǎn)業(yè)發(fā)展三大因素共同作用下,中國鎂及鎂合金消耗量也敏捷增加,應用領域賡續(xù)擴大,消耗量已經(jīng)從1999年的2.32萬噸增加至2003年的5.12萬噸,增加了1.2倍。將來15年是中國鎂需求增加最快的時期,需求將以10%以上的速度增加,預計2010年和2020年鎂消耗量將分別達到10萬噸和20萬噸。 三、應用領域廣泛,受到傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和高科技產(chǎn)品的普遍青睞 鎂及鎂合金作為一種新型的應用材料,近年來已廣泛應用于軍用、民用領域的很多方面:在航空航天、航海、通訊、醫(yī)療、廣播電視、音響影像器材、微電子技術、光學儀器等領域內(nèi),在汽車、摩托車、工具、家電電器、手機、計算機及電子設備等成品中都可看到鎂合金的蹤跡,在煉鋼脫硫、鋁合金生產(chǎn)、防腐工程中都離不開鎂質料。 在汽車行業(yè),上海汽車集團公司、一汽集團、東風汽車集團、江鈴汽車公司等國內(nèi)大的汽車公司均開始使用鎂制零部件。根據(jù)有關研究,汽車自重每減輕100公斤,油耗可削減0.7升/百公里左右,每節(jié)?。鄙剂峡上鳒p二氧化碳排放2.5克。而通過鎂合金零部件的使用可有用地實現(xiàn)汽車輕量化目標。目前,歐洲和美國正在使用和研制的鎂合金零部件多達100多種,汽車用鎂量已在6-26公斤,平均為12公斤。由重慶隆鑫集團、西南鋁業(yè)集團公司等單位合資組建的重慶鎂業(yè)科技股份有限公司,已開發(fā)鎂合金摩托車零部件10余種,還開發(fā)了摩托車頭盔。目前,已實現(xiàn)鎂合金在摩托車上的單車用量5公斤,總減重約3公斤,累計裝車30余萬輛。北京首特鋼遠東鎂合金成品有限公司生產(chǎn)的鎂合金自行車已經(jīng)上市,以其輕量化、易折疊、美觀獲得了市場好評,并已批量出口。鎂合金在國內(nèi)航空工業(yè)、軍事交通工具和兵器工業(yè)中的應用也取得了一系列進展。鎂合金應用于交通工具,除了減重和降低油耗,還可以進步整車加速、制動性能,還能降低行駛振動和噪音,進步舒適度,可以加快散熱,使發(fā)動機的綜合性能進步一個檔次;具有優(yōu)秀的經(jīng)濟效益。 鎂合金所具有的優(yōu)秀的薄壁鑄造性能及優(yōu)秀的比強度、剛度和抗撞能力,能充分知足3C產(chǎn)品高度集成化、轉薄化、微型化、抗摔撞及電磁屏蔽、散熱和環(huán)保要求。因此,當前在手機、筆記本電腦、PDA、CD機、網(wǎng)盤、數(shù)碼相機、攝像機、MP3、便攜DVD等行業(yè),也已經(jīng)掀起了鎂合金外殼及零部件研發(fā)與應用熱潮。國內(nèi)已經(jīng)建立起了一批專學生產(chǎn)3C產(chǎn)品專用鎂合金部件的企業(yè),如青島金谷鎂業(yè)公司、長春華禹鎂業(yè)公司和富士康公司等,這些企業(yè)都已開始為國內(nèi)外品牌3C產(chǎn)品大批量提供鎂合金零部件。隨著中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展和制造業(yè)的快速發(fā)展,鎂合金加工產(chǎn)業(yè)的規(guī)模也漸漸擴大,臺灣、香港和新加坡企業(yè)也漸漸將鎂合金3C產(chǎn)品生產(chǎn)基地轉移至珠江及長江三角洲地區(qū),并形成了相對集中的產(chǎn)業(yè)群。 煉鋼脫硫是中國鎂的應用量突起的另一個緊張領域。隨著汽車工業(yè)、石油、自然氣管線、橋梁建筑等領域用高強度低硫鋼的需求增加。近幾年鞍鋼、寶鋼、武鋼、本鋼、包鋼、攀鋼、首鋼等鋼廠均已開始采用鎂制脫硫劑進行脫硫,獲得低硫優(yōu)質鋼。2003年,我國鋼鐵工業(yè)脫硫用鎂為8000噸,比1999年增加60%。隨著中國鋼產(chǎn)量和需求量的增加,這一領域仍然存在較大的增加空間。 通過本次會議的交流和研討,各方面人士又有了新的共識,同等認為:鑒于我國鎂資源儲量和生產(chǎn)質料生產(chǎn)上風凸起,鎂合金材料的研究和應用前景廣闊,我國應該將鎂產(chǎn)業(yè)鏈、產(chǎn)業(yè)群的建設做為一項緊張的國家資源戰(zhàn)略和產(chǎn)業(yè)競爭戰(zhàn)略,高度正視這一產(chǎn)業(yè)所帶來的偉大經(jīng)濟效益和社會效益。事實上,相對于其他金屬材料(如鋁、鋼)的研究應用水平,我國與世界發(fā)達國家的差距較小,有些方面可以說幾乎處在統(tǒng)一起跑線上。通過官、產(chǎn)、學、研、用。各個方面的通力合作,有可能在產(chǎn)業(yè)化方面趕超世界先輩水平。目前中國鎂工業(yè)的后發(fā)上風正漸漸展現(xiàn),是一個有國際競爭力可持續(xù)發(fā)展的好產(chǎn)業(yè),將為中國制造業(yè)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)國際競爭力的進步提供緊張支持。對此國家有關部門要繼承大力支撐鎂產(chǎn)業(yè)發(fā)展,推進煉鎂產(chǎn)業(yè)升級,加大對龐大基礎研究、產(chǎn)業(yè)化研究、應用研究的國家投入,積極組織和和諧各個方面和相干產(chǎn)業(yè)間的合作,建立聯(lián)席工作機構和工作制度,支撐建立規(guī)?;?、專業(yè)化的產(chǎn)業(yè)基地,鼓勵鎂及鎂加工產(chǎn)品出口,制訂響應措施鼓勵和擴大鎂產(chǎn)品在國內(nèi)的應用。 (作者:佚名編輯:浙江水暖閥門行業(yè)協(xié)會)
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