鎂和鎂合金主要用於什麼行業?這種金屬材料發展前景大嗎?


1、所有需要考慮密度——能耗成本的結構件。

2、不大。在其前輩合金,主要是鋼鐵和鋁合金中划出一片自己的三分地盤即可。

3、未來沒有哪個合金會有所謂「大好前景」,各個合金找到自己的位置,守住自己的位置即是福。

鋼鐵拚命在1500MPa上趕,每年二十億噸,算是有前景不?

7系在往700MPa上趕,5000萬噸,民用很多。

Ti被SR-71和F22帶飛上了天,但商用極難大範圍推廣且沒必要。

Ni還在往更高的抗蠕變和瞬時高溫性能上趕,但主要還是做發動機葉片和主軸。

Mg還在Al後面亦步亦趨,100萬噸的產量卻沒有真正體現自己特點的核心產品,現有產品都主要都是在比較優勢下強搶Al的地盤。

碳纖維複合材料在民用高端領域想著更多的替代合金,但應用比例存在尚不可逾越的上限。

而高熵合金一副要摧毀一切前輩合金或非合金的架勢。

大家互相爭搶的結果就是大家坐下來根據自己的能力劃地盤。給你多了,你也坐不穩。給你少了,自己坐不住,不如坐好自己坐的最好的那片地。最後的結果不是誰能獨霸天下,而是大家將現有地盤碎化重新分割後,達到滿足當前效率的佔比平衡。原來一家獨大變成三足鼎力,並非簡單的體量鼎力,而是效率鼎力。複合材料再顯得強大,F22的機身佔比也就25%,因為Ti還要佔比到40%。衡量材料的不是材料本身,是費效比。

另外,對比以上材料,大部分都有一個單調遞增的產量和穩定的研發、應用探索。似乎只有Mg,中間起了波瀾,而前一個波峰還要拜納粹所賜。如果只算產量回彈的90年代以後,那Mg就是只有三十年不到的一個小合金,現在還談不上什麼前景,只能先在一邊掃地,等機會。

如果看存在這樣機會的苗頭的領域,Mg的突破我覺得會是普通民用消耗品3C和工業非關鍵零部件。3C的應用主要還會是市場行為;但在已經可見的未來,化石燃料存量的降低和環保、氣候因素的倒逼會令政府層面逆市場成本準則,用政令強制推進交通輕量化。第三個去路統稱零散去路,單項不夠大,但聚沙成塔。

至於Mg在汽車工業的實際應用時間點,不要妄想超前Al。現在的車99%以上都還是鋼筋鐵骨,不管有多少人吹噓Al和複合材料的比重。概念車不叫量產車,每年超過30萬輛才能算數。Al都沒能擠進去的前提下,Mg只能現在後補的後補位置上等待。但,前景總是誘人的,現在每年汽車產量7000萬輛,每年增量2.5M!

如果,這些前景到來……抱歉,跟現在的你沒關係。未來會掌握在那些早已經在這個合金裡面趴了很多年的人和企業。

沒有白費的功夫,沒有別人賞給的未來。

20160829更新:

鎂合金的現狀:

這兩天閑來無事,關注了下輕量化和輕合金的應用方面的事情。

稍微檢索下鎂合金輪轂

2012年國產第一條鎂合金鍛造輪轂生產線國內首條鎂合金鍛造輪轂生產線投產

至今,每天都有相關項目。

百度新聞搜索_鎂合金輪轂

2016年相關報道粗略有1000萬套輪轂的產能,相關變形態產能也要多很多,15年也差不多這個數量。以前的書中說100萬噸產量中,2-5%是變形態材料,大部分作為輔助其他合金的材料用掉了。現在的報道有的一個項目投產,年產變形態材料就2-5萬噸。真的是不比當初了。而且這兩年類似新聞很集中。本來鎂的產量年增長率就比較高,一直兩位數。這兩年似乎又高了。

我想到的大概是兩個因素。

一、我國想要作為一個負責人的大國,依據歐洲標準制定的汽車排放標準限制汽車排放。減排政策逼迫汽車行業輕量化。在Al車身尚未完成替代部分車用鋼材的完備論證-實踐之前,要求Al, Mg,複合材料一起上。行政令總是不太遵守科學/市場定律的。作為市場的後進者,這是Mg作為一個材料進入市場的後門,沒什麼光彩(本身問題尚未科學解決的前提下強打),但確實利用了自身優勢。

二、我國十二五開局之年,強調供給側改革,產業調整。很多傳統材料行業被迫尋找新的增長點、多元化產業布局。與自己行業最近的材料自然會成為布局點。鋼鐵或Al行業會順理成章地選擇Mg作為自己的轉型方向。

即便這兩年上馬的項目不能全部達到宣稱的指標,五年後,鎂合金的實際產量也肯定比現在高很多。

但是。我國製造業的德行是特有的。可以打個小賭,Mg(連同石墨烯等大批項目)在大趨勢上一定會重複鋼鐵、Al、太陽能電池板的老思路。只希望這一波大炮能炸開Mg的「存在壁壘」(如果在市場上只是一個微弱的存在,是不會有話語權的,當體量大了,一些壁壘會自動消失),把價格拉低,為更多新土壤提供空間。

在這些土壤中,長出一些有自己特色產品的小型民營公司,開發自主知識產權的高端產品。我認為,這才是Mg真正的價值所在,也是小型民營製造業理應的樣子。

寄希望這次改革,有想法的人,最好現在開始關注產品,掌握知識。


鎂合金常見的密度為1.63-1.95之間,是鋁合金的2/3,鋼的1/5,低密度加上不錯力學性能是它的優勢。同時,它的比剛度,比模度都不錯,比模量25,和鋁的26差不多。還有,鎂合金還有很好的電磁屏蔽性,阻尼特性。我們國家還是原鎂第一的出口國,佔世界產量的85%左右。

說起來感覺很牛逼,但實際上我國鎂合金產業和應用情況如何呢?

我們國家只能出口原鎂和低附加值的鎂合金,原鎂生產廠家數量多而分散,散而不強,能耗大污染大技術水平落後,質量一致性差,賺不到幾個錢。所以在師昌緒,左鐵鏞,李恆德,王淀佐,李依依等院士的呼籲下,2007年將鎂合金加工基礎問題納入了國家重點基礎發展計劃。

但目前,在國防領域,鎂合金的應用還非常少,屬於小眾有色金屬,只有北京有色院研究的比較多。

因為雖然它流動性好適合充型,但是鎂作為六方晶體,滑移系少,室溫和低溫下塑型能力差,溫度高於225度時,其單晶結構內原子活動力增強,才能使非基面滑移系開動需要的臨界分切應力降低,棱面柱面開始滑移,塑型

除了滑移,還有孿生在塑型中起作用。但孿生發生在較高的變形速率和低溫度下。

航天航空的大型近凈成型結構件都想用鎂合金。如果突破了spd技術,可以發揮大作用


航空航天,軍事。特點是比強度高,比鋁合金材料還要更高,缺點是製備工藝複雜需要在惰性氣體(氮氣、氬氣)的保護下進行。目前有一些項目在嘗試,例如汽車發動機的輕量化,替代傳統的鑄鐵工藝,減輕車輛自重從而降低能耗。


鎂合金與鋁合金相比主要應用於對輕質要求較高的行業,如大家熟知的航空航天行業兵器行業;

汽車行業有殼體結構件,輪轂,方向盤,后座椅等,但由於鎂合金耐蝕性處理成本高目前只在高檔汽車上有應用,但是未來隨著節能的需求越來越高,鎂合金在汽車的應用有加大的趨勢,前景很好。現在很多科研機構都在研究準備將鎂合金應用於高鐵列車上;

還有,就是我們所說3c行業,現在很多單反了,筆記本外殼,手機殼內骨架都越來越多用鎂合金,它表面處理後的金屬質感很強,輕質也是攜帶型消費品的很大賣點,如聯想推出的不到1公斤的NEC筆記本應用鎂鋰合金;

另外就是體育用品,如自行車等,鎂合金一體輪一體車架,也是宣傳他們的輕質特點,價格很貴;

以上的應用主要是壓鑄鎂合金,變形鎂合金的應用現在很有限。但是變形鎂合金的綜合性能優於壓鑄的,但應用主要受限於他們的室溫塑性變形,耐蝕性,高溫高溫蠕變性能,焊接工藝和技術。

現在鎂合金的研究方向也是針對以上所提到的應用局限點所展開,如高強度稀土鎂合金,鎂合金塑性變形,新型加工工藝,鎂合金表面處理,焊接技術和性能,鎂合金非晶材料,複合材料等等


很難。目前壓鑄件量大,

變形鎂合金產品,包括擠壓,鍛造等,除了擠壓陽極是最成熟的,其他的都是比較虛的。


工業方面的應用如各位所說,需要一定時間。但鎂是人體必需的宏量元素,隨著農業工業化,導致了許多礦物質攝取不足,鎂就是攝取不足的元素之一。因此,鎂在人體健康方面的應用還沒有開始,希望為了人類的健康需求,研究點相關方面的應用。


鎂及鎂合金的按照消費量來分的話,主要用於鋁合金的合金元素(5xxx,6xxx,7xxx各牌號),鋼的脫硫劑,鎂合金壓鑄件等。相比鋁合金而言,鎂合金的變形材產量較少,應用也狹窄,目前發展比較緩慢,一方面鎂合金的後處理工藝不是很完善,另一方面產品設計師在選材的時候對鎂合金不夠熟悉。鎂合金在輕量化方面有點用途,比鋁輕1/3。

鎂合金髮展前景的話,現在只能說遠景美好(不缺資源),路途艱難。


鎂合金的應用:

1.汽車方向盤的骨架是用鎂合金做的

2.微軟surface的面板是用鎂合金做的

3.一些醫用心臟支架是用鎂合金做的

前景:

首先我們要更正一點認識,鎂合金的存在不是為了取代鋼鐵和鋁合金,而是為了在鋼鋁無法應用的領域發揮其特有作用。

看一種技術的前景是否廣闊,看科研進展就可以知道。目前鎂合金都沒有關鍵技術的突破進展,所以其3-5年內不會有太大應用。而且國家的鎂合金科研經費相比鋼鋁還是比較少,所以前景並不是很樂觀。


圖示比例


鎂合金密度小,可以在未來汽車輕量化方面有廣闊的前景,鎂合金摩托車已經製造,重慶大學的潘復生教授的團隊,而且鎂資源比較豐富,目前的局限性在於室溫的變形能力較差,而且耐蝕性不是很好控制。


比強度高,但是絕對強度不足,這樣就導致了很多結構受力件應用的限制,另外耐蝕性不強,導致了其很難像鋁合金一樣大量應用於不同環境,目前很多科研工作者都在嘗試解決這方面問題,希望未來能上一個檔次吧


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