1.1.1 镁合金概述
镁合金密度只有1.8g/cm3旁边，比强度显著高于钢铁和铝合金，运用于产品构件轻量化效果好、节能减排效果显著。因此，镁合金运用的家当定位紧张有汽车、轨道交通、建筑、3C、休闲和康健、军口、能源等主要行业。个中，交通工具、电子信息和建筑等行业对镁合金零部件的需求近年来急剧增加。
镁合金除了具有显著的构造轻量化上风之外，还具有很好的功能特性，可进一步拓宽镁合金的运用领域。镁合金具有高的阻尼减振性能，其紧张阻尼机制是位错阻尼，阻尼性能一样平常是铝合金的15 倍、钢的60 倍。镁合金具有高的导热性能和散热性能，室温下纯镁的热导率为158W/ （m·K），Mg-Zn 系和Mg-Mn 系变形镁合金的热导率可达110 ～ 140W/（m·K），其总体散热性能优于铝合金。镁合金具有优秀的电磁屏蔽性能，常规商用镁合金在30 ～ 1500MHz 频率范围内的电磁屏蔽效能一样平常可达50dB 以上，只管低于铜合金，但明显优于相同厚度的部分铝合金。镁合金具有良好的能源特性，纯镁的理论储氢量高达7.6%，作为电池负极材料可以使电池具有很高的理论比容量（2.22A·h/g），因此作为储氢材料和电池负极材料展现出巨大的潜力。镁是生命必需的元素，具有良好的生物相容性，在体内可降解，从而避免二次植入，是空想的可降解生物医用植入材料。镁的标准电极电位很低，随意马虎发生堕落，兼具强度和降解速率可控的镁合金在石油钻采领域具有很好的运用前景。
近年来，环球镁专家配合尽力，开拓出了一批高强高塑铸造镁合金、超高强高塑变形镁合金、低本钱高强高塑镁合金等新型镁合金材料，在高质量构件制备和变形材料的非对称加工技能方面均取得了巨大进展。但是，目前商用镁合金的绝对强度仍旧偏低，镁合金构件的耐蚀性也较差，因此须要进一步推广高性能新型镁合金的商业化运用。
1.1.2 镁合金家当发展的背景需求
2017 年，我国海内镁消费量首次超过出口量，海内镁合金产量约30 万吨。2018 年，我国镁合金产量进一步增加至35 万吨，2019 年增加至39 万吨。同时，镁合金消费占比呈逐年上升的可喜局势（如图7-1 所示）。随着汽车、摩托车、3C 产品、航空航天和军工关键装备、轨道交通工具、休闲体育器材等重点领域对轻量化哀求越来越高，镁合金的需求量和运用水平还将进一步增大。估量在未来5 ～ 10 年，镁合金在上述领域的运用将有望超过300 万吨。此外，由于镁合金用于水泥模板可以充分发挥重量轻、碱性环境耐蚀性好等特点，镁合金在建筑行业的运用有望成为一个新的增长点，3 ～ 5 年后镁合金用量估量可以达到50 万吨以上。
（1）汽车轻量化市场需求
10 多年来我国汽车产销量和保有量连续保持天下第一。长安、吉利、长城、奇瑞、红旗等我国自主品牌汽车产销量已打破1000 万辆。2012 年，国务院发布履行《节能与新能源汽车家当发展方案（2012—2020 年）》，国家工业和信息化部和各地政府陆续出台了多项新能源汽车鼓励政策，我国新能源汽车家当发展取得了全球瞩目的造诣，成为引领天下汽车家当转型的主要力量。截至2019 年，我国新能源汽车保有量达到380 万辆，纯电动汽车达到310 万辆。2019 年，新能源汽车发卖达到287 万辆，估量未来还将持续快速增加。
我国自主品牌汽车的整备质量正逐年上升，导致乘用车燃料花费水平较高，绝大部分车型的燃料花费水平未达到“乘用车燃料花费量限值标准”（如图7-2）。因此，我国的汽车用汽柴油消费占全国消费总量比例已经达到55% 旁边，每年新增石油消费量的70% 以上被新增汽车所花费，汽车油耗给石油资源和环境保护带来了巨大压力。新能源汽车紧张有电动汽车和插电稠浊电动汽车，其均匀整备质量为1480kg，比传统汽车均匀重66kg，紧张缘故原由在于为提高续航里程而增加电池重量，常用电池重量在300kg 旁边，不过现有新能源汽车仍旧由于整车较重而导致续航里程无法很好知足用户实际需求。
2017 年9 月，五部委共同发布了《乘用车企业均匀燃料花费量与新能源汽车积分并行管理办法》，对新能源汽车和汽车轻量化节能减排提出了详细目标。国家制造强国培植计策咨询委员会和工信部委托中国汽车工程学会，组织订定了《节能与新能源汽车技能路线图》，为汽车轻量化发展指出了清晰的目标和明确的技能路子。随着我国汽车工业的稳步发展和新能源汽车的快速发展，节能减排和环保哀求日益严格，汽车轻量化显得愈发主要。因此，镁合金作为主要的轻量化金属材料在汽车上的大规模运用需求十分兴旺。
（2）轨道交通轻量化需求
2004 年，国务院批准履行《中长期铁路网方案》，我国铁路实现了快速发展。随着铁路和高速铁路等轨道交通运营里程的快速增加，我国轨道交通车辆数量也同步大幅度增加。2018 年，我国铁路货车拥有量达到83.9 万辆，铁路客车拥有量达7.3 万辆；2019 年，铁路货车拥有量达到87.8 万辆，铁路客车拥有量达7.6 万辆，铁路货车和客车拥有量稳步增加。
按照我国高铁动车组车辆保有量密度约为1 辆/km 测算，未来10 ～ 20 年高铁新线培植将至少新增2 万～ 3 万辆动车组需求。同时，我国紧张城市均在大力发展城市地铁、轻轨和新型空铁等新型轨道交通，至2019 年累计有30 多个城市建成运营城市轨道交通线路超过5000km，列车保有量近5000 列，未来还将进一步快速增长。据北京、上海、广州、深圳等56个紧张城市的地铁培植方案，2030 年地铁运营里程将达到12000km，对地铁车辆需求十分巨大。
我国轨道交通大规模培植始于2007 年，动车、高铁、地铁车体服役寿命一样平常在20 ～ 30年，因此，估量在2030—2035 年期间将陆续进行车体更新，轨道交通车体需求将大量增长。十多年前，我国轨道交通车体用材紧张是碳钢，逐渐发展为耐候钢、不锈钢，新一代的轨道交通车体以铝合金为主。车体重量从碳钢时期的20 ～ 25t，逐渐减重至铝合金时期的10 ～ 12t，牵引能耗也相应大幅度低落。随着我国轨道交通技能的快速发展，轨道交通运行速率从150km/h 逐渐提高到250km/h、350km/h，未来将发展到600km/h。车体轻量化，是高速安全运行、节能降耗的一定哀求，也是我国轨道交通从引进消化接管再创新、自主提升创新，到全面创新和持续创新的一定选择，镁合金将在个中发挥主要浸染。
（3）航空航天需求
大飞机、载人航天、探月工程等国家重大工程和军事领域对轻量化和减重提出了非常苛刻的哀求。研究表明，导弹每减重1kg，射程可增加15km ；军机整体若减重15%，滑跑间隔可缩短15%，航程增加20%，有效载荷提高30% ；火箭每减重1kg，可减少发射用度2 万美元；民用客机构造减重14.6%，每年的用度将节省2.2%。因此，天下各国都在加快航空航天用轻质高性能构造材料研发。
（4）电子通信领域运用需求
镁合金已在条记本电脑外壳领域得到广泛运用，目前被惠普、戴尔、遐想等主流品牌大量利用，而且运用量正在呈上升趋势。其他运用镁合金的3C 产品还包括投影仪、数码相机、网络通信设备、视听设备等。富士康、可成等企业是这一市场的紧张供应商。
（5）LED 照明的运用需求
LED 被公认为当前最具发展前景的第四代绿色光源。只管镁合金的热导率比铝差，但镁合金零部件的散热效果却高于铝合金，这为镁合金在散热哀求较高的LED 行业推广运用供应了非常好的机会。镁合金运用于LED 照明领域的部件紧张是路灯壳体及灯架、灯管型材、筒灯壳体、球泡灯壳体、隧道灯壳体以及LED 散热模组等。包括镁合金压铸件和型材，表面处理采取氟碳喷涂、喷塑和阳极氧化。
（6）生物医用领域的运用需求
在生物镁合金领域，镁合金与不锈钢、钛合金及钴铬合金等高耐蚀植入材料比较，其密度与人体密质骨（1.75/cm3）相称、杨氏模量与人骨附近，且在人体中可降解、具有生物安全性，已成为金属生物质料研发的热点。
生物镁合金的紧张发展方向紧张是骨科植入材料和心血管参与支架材料，镁合金骨科植入材料已在动物试验中显示出良好的性能，部分镁合金材料已在临床中用于非承力部位的骨植入。国外已有临床试验宣布证明了镁合金用作可降解支架的可行性，可有效预防惰性支架长期在体内留存而造成的血管再狭窄问题。
（7）石油钻采领域的运用需求
在油气钻采领域，压裂技能是油气开采中的核心难点技能，而研制一种能够承受压裂施工高压、油井高温，在油井流体环境下可控快速降解的轻质压裂球至关主要。镁合金由于具有低电极电位而随意马虎堕落，并且密度低，成为一种极具潜力的压裂球材料。
（8）储能材料领域的运用需求
能源安全涉及经济安全和国家安全。环球化石能源严重不敷，而太阳能、风能等再生能源并网难度极大。为了节省能源和充分利用再生能源，大力推广氢气清洁能源的运用，都必须加快发展新型储能技能。
储氢是最近几年新发展的主要储能路子，也是氢气动力车、燃料电池、火箭等装备和产品的主要动力源头。镁及其合金可与氢形成Mg-H 化合物，具有很高的吸氢量，为未来规模化运用打下了根本。
电池是目前储能的紧张路子，也是新能源汽车、条记本电脑、手机等产品和装备的紧张电源。新能源汽车已成为环球发展方向，急需发展安全环保、低本钱的新一代电池。镁电池完备战胜了锂电池资源短缺、本钱高、安全性差和环境污染无法办理等问题。
（9）其他领域的运用需求
镁合金在纺织机器领域的用量稳步上升，充分发挥了镁合金减振性能上风。镁合金材料化学性子相对活泼，被广泛运用于阳极材料，如捐躯阳极、电池阳极等，已批量用于大型装备的电化学保护、动力电池阳极和电解质激活电源阳极等。
镁合金由于其显著的轻量化效果，在日用家具的需求量十分巨大。此外，随着人们生活品质的提高，对户外休闲的需求量逐年增加。户外休闲过程中，便携式桌椅、行军床、渔具等可采取镁合金制造骨架，达到轻量化的效果。
1.1.3 镁家当对国家发展计策及经济和国防培植的主要意义
能源危急、环境污染和紧张金属矿产资源短缺已成为环球性重大计策性问题。我国是镁资源大国，占天下镁资源的70% 以上；我国也是天下镁材料与制品生产大国，镁及镁合金产量占环球比重已连续十多年超过80%，镁及镁合金是我国在世界上最具话语权的金属材料。镁合金又是最有潜力的轻量化材料之一，其大规模运用对节能减排、缓解我国金属矿产资源紧缺等有非常主要的计策意义。我国提出了“海内大循环、国际海内双循环”发展计策，特殊是在繁芜多变国际形势下，独具资源上风的镁合金可从计策上确保我国新型金属材料运用安全和可持续发展.
武器装备的轻量化是国家安全的重大计策需求，尤其在航空航天领域，不但能够提高翱翔器的机动能力和有效载荷，还能产生可不雅观的经济效益。我国航空航天与国防工业也制订了明确的轻量化目标，如第四代航空发动机推许频年夜于10，卫星构造质量降落5% 旁边，歼击机构造质量系数从32% ～ 34% 降至27% ～ 28%，计策导弹弹头单位侧面积质量小于30kg/m2，战术导弹构造质量减轻30% 以上。国外发达国家高度重视镁合金零部件在航空航天领域的运用。美国、德国、日本等国将镁合金材料用于卫星的各种支架、轴套、横梁，动能侵彻和毁伤导弹的加强框、壁板、舵面、隔板以及超小型人造卫星等。我国也开拓了一系列镁合金，运用于机匣、前舱、零件、飞机液压恒速装置壳体、座舱盖骨架、飞机机身长桁和操作系统的栓臂、支座等构件上，起到了很好的轻量化减重效果，提高了国防装备的运行效果。
2. 镁合金家当的国际发展现状及趋势
国际上镁及镁合金发展与运用的重点地区紧张在美国、加拿大等北美地区，德国等欧洲地区，日本、韩国等亚洲地区，总的来说前述发达国家和地区的镁合金运用已进入相对成熟阶段。北美是天下上镁及镁合金材料用量最多的地区，据估计其年增长速率约为30%，个中以美国和加拿大最为突出。
（1）北美地区
美国镁家昔时夜发展始于20 世纪80 年代。最初的镁及镁合金开拓运用集中于汽车工业。著名汽车公司如福特、通用和克莱斯勒等公司在过去的几十年里一贯致力于新型镁合金汽车零部件的开拓运用，且其成效显著。镁合金运用中显示出的巨大上风逐渐受到美国政府的高度关注和重视，1996 年，美国能源部与通用、福特和克莱斯勒三大集团签署了一项名为“PNGV”（新一代交通工具）的互助操持，这项以轿车节能为紧张目标的操持极大促进了镁合金的开拓与运用。同时，在汽车行业的带动下，镁合金在通信、打算机等行业的运用也随之不断扩大。
加拿大镁资源丰富，镁家当较为发达。1941 年建立的哈雷镁厂是天下上历史最长、规模最大的皮江法镁厂，1990 年建成的年产4 万吨的贝坎库尔镁厂也是一个较大的原镁生产厂，这些镁厂为加拿大镁合金的发展供应了充分的材料保障。同时，加拿大拥有当时天下上最大的镁生产与加工公司—Meridan 公司，其产品运用到许多发达国家的汽车制造中，该公司对天下镁家当的发展起到了相称大的推动浸染。随着镁合金运用领域的不断扩大，1995 年前后加拿大联邦政府及魁北克省投资1140 万加元成立了一个新的镁研究中央，旨在通过优化设计、工艺及材质，得到具有优秀性能的镁合金压铸零部件，从而进一步拓宽镁合金的运用。在政府的参与下，加拿大镁合金的开拓运用正突飞年夜进的发展。
随着镁家傍边间逐渐向中国转移，加拿大已将Meridan 公司的镁合金制造业务单元转让给浙江万丰集团。同时，加拿大已在镁合金热成型技能方面开展了大量事情，采取镁合金板材和热成型工艺制备了汽车车门（图7-3）。
（2）德国
欧洲的镁及镁合金用量仅次于北美，年均发展速率达60%，个中以德国镁家当发展最为突出。德国的镁合金历史较悠久，而且长期以来，尤其是20 世纪90 年代以来，德国在镁合金压铸领域处于天下领先地位。德国联邦科技教诲部履行了“MADICA”（镁压铸）联合攻关操持，该操持联合了德国60 余家企业、6 所大学及研究所，累计投资上亿欧元进行镁合金在汽车上的运用研究。同时，由德国科学技能协会牵头，启动了由德国克劳斯塔大学和汉诺威大学卖力组织履行的、欧洲最大的镁合金与镁合金压铸“SFB 390”项目，项目金额超过5300 万欧元，紧张目标是研究镁合金在构造件中的运用。在政府、企业和科研部门的共同努力下，德国镁家当已取得了丰硕的成果，显著地促进了镁合金在德国及欧盟工业领域的运用。可以说，德国是推动镁合金发展特殊是镁合金压铸件发展的先驱和主力军。
（3）日本
20 世纪80 年代末期，日本开拓出了前辈的镁合金低压金属型铸造装置，为镁合金的开拓运用供应了担保，并由此开拓了一系列的镁合金产品。随后还开拓出了650t、1300t 和1800t 三种压铸机，为大型镁合金零部件供应生产手段。除在汽车领域开拓和运用镁合金外，日本还在打算机、通信等领域进行了镁合金的开拓与运用，成为了镁合金在3C 产品上的运用强国。
日本的镁消费量占天下的4% ～ 5%，低于环球工业生产10% 的比例。因此，日本镁的运用领域还有进一步扩大的空间。许多制造商正试图扩大他们的运用。这些制造商不仅包括日本镁协会的成员，还包括许多成员以外的制造商。许多公司从日本政府得到补贴，并正在力求开拓镁的运用。2019 年，日本镁的供应量为33545t/ 年，同比低落14.1%，个中97.5%来自中国，别的来自土耳其、俄罗斯、英国和以色列。日本2007 年的需求峰值为4.7 万吨，但在雷曼破产后的第二年，日本需求在2009 年大幅低落，自此往后于2010 年开始复苏，并显示出近4 万吨的稳定需求量。压铸件正在以4% 的速率增长。只管目前尚未有大的运用渠道，但汽车行业的运用成为主流。用于汽车的小部件项目也得到了投资，运用也在扩大。
结合耐燃镁合金、加工与连接技能、防腐技能以及大型构造制造技能，日本完成了全镁车身模型设计与制作，将仿照目前的新干线列车制作一个5m 长的车身构造（如图7-4），并在假定实际操作环境的条件下进行疲倦试验，以验证长期利用的可靠性和安全性。在镁一次电池和二次电池领域，日本也有较大投入。
（4）韩国
韩国的镁工业涉及镁技能的所有领域，包括熔炼、精髓精辟、铸造、挤压/ 轧制、机器加工、表面处理、涂层和回收利用。浦项制铁开拓了冶炼技能，并建成了一个大规模的生产工厂。然而，内部和外部成分导致浦项制铁镁锭停产，目前镁锭紧张从中国入口。镁部件于1998年运用于三星条记本电脑外壳。其余，还包括多种镁合金的运用产品，如mp3 和CD/DVD播放机。自2000 年以来，汽车工业大大增加了镁部件的运用。开拓镁薄板材料的兴趣始于2002 年。浦项制铁在2007 年建立了一座3000t 产能的镁板厂，并开始商业化生产。与此同时，在浦项制铁镁工厂周边，全南前辈材料家当化中央开拓镁家当集群，并专注于镁部件的加工。
浦项制铁还在江陵建立了一个炼镁厂，并于2012 年投产，然而现在已经停滞生产。智好手机市场的需求，明显增加了镁在智好手机外壳部件中的运用。韩国浦项建立了大型的镁合金连续铸轧生产线，瞄准低本钱板材的制备加工，紧张运用于汽车零部件（如图7-5），包括安全气囊壳体、方向盘芯、座椅架、转向柱支架、前照灯壳体、车轮架、车门板等。此外，已开拓了各种各样的镁产品，如滑轮、油盘、发动机罩、变速箱和发动机安装支架，并开始商业运用。
韩国开拓了许多其他镁制品，并得到了广泛的运用，个中包括高速韩国列车（KTX）的座椅框架和厚板、大型工业机器人手臂框架、自行车框架和LED 散热器。大庆科技（DaegunTech）和韩国镁技能研究协会（KMTRA）的研究职员，正在开拓镁合金添加剂制造技能，用于骨合成或支架的植入物，在愈合过程后不需通过额外的手术移除。大庆科技开拓了一款3D打印机，专门用于镁添加剂的制造，旨在提高生产速率和后续工艺安全性，同时供应防爆设计。虽然韩国的镁工业在不断发展，但由于电子工业的变革，镁工业最近有些结束不前。据预测，由于积极研究开拓新的合金，运用前辈的加工技能和镁产品，韩国镁市场在未来将连续增长。
（5）其他国家
挪威、以色列、乌克兰、意大利、瑞士、澳大利亚、瑞典等也在镁及合金的开拓运用方面做了大量的事情，并取得了不少的成果。从天下镁家当发展进程可以看出，镁合金以其巨大技能和经济上风，正在广阔的领域中不断得到开拓和运用。天下发达国家和地区镁家当的发展大多基于以丰富的镁资源和前辈的加工装备为依托，以前辈的科技为支撑，以政府、企业、科研部门的大力合营为保障。此外，英国、美国、德国、澳大利亚和加拿大还在镁基生物质料领域开始布局，并取得主要进展。
3. 镁合金家当的海内发展现状
3.1 镁及镁合金家当发展现状
镁合金作为最轻的金属构造材料，在航空、航天、汽车、高铁、通信等领域有着巨大的运用潜力，成为最具发展前景的金属构造材料之一。中国是镁资源大国，拥有大量的镁矿资源和含镁盐湖资源。2003 年以来，我国已连续18 年景为天下上最大的原镁生产国与出口国。大力推进镁合金工业化运用，不仅是构造材料轻量化、保护环境的主要举措，也是充分利用我国丰富的资源、缓解对铁铝矿资源入口依赖的主要举措，特殊是在繁芜多变的国际形势下具有极其主要的计策意义。
据中国有色金属工业协会统计，2019 年我国原镁产量96.9 万吨，同比增长12.2%。目前，环球原镁约有45% 用于生产镁合金，70% 用于汽车行业，20% 用于3C 电子产品，10% 用于军工等领域。如图7-6 所示，2019 年我国出口原镁和镁制品45.16 万吨，出口量占环球总产量的53%。镁合金深加工产品以压铸办法为主，但存在一定局限性，制约了镁合金运用的大规模扩展。变形镁合金产品需进一步从加工技能到运用技能进行攻关。
自2000 年起，我国政府、科技界和企业界开始高度重视镁家当发展：以师昌绪为代表的五位院士揭橥了“加速中国金属镁工业发展的建议”；国家科技部、工信部、发改委等在镁合金运用开拓及家当化方面进行了总体计策支配，初步建立了镁合金技能研发抵家当化的技能研发体系，打破了一批前沿核心技能和家当化关键技能，在全国建立了一批家当化示范基地。全国很多省市，特殊是中西部地区，积极争取国家支持，以盘踞金属镁工业高地，并形成新的经济增长点及支柱家当。
（1）原镁产能趋于集中
陕西、山西和宁夏三省区的皮江法炼镁以及青海的电解炼镁被列为各自省区的优先发展家当，许多企业都进行了资产重组，以争取把镁家当做大做强，大力降落能耗和减轻环境污染。青海省则以西部大开拓为契机，成立了青海盐湖镁业有限公司，在青海民和镁厂自主开拓的钾光卤石炼镁技能根本上，大力引进挪威和加拿大的电解炼镁技能和成套装备，综合开拓利用青海的优质盐湖资源，正在全力打造环球最大电解原镁生产基地。竖罐炼镁等原镁冶炼新技能得到长足发展，生产效率和节能降耗水平逐步提升。
上述以原镁生产为主省区的许多骨干企业利用已有的成本积累和原镁上风，纷纭向下贱延伸，生产镁合金锭块和锭坯，乃至投资培植和生产镁合金压铸和变形产品。个中最具代表性的是山西闻喜银光镁业集团，已基本建成镁生产和加工的综合型企业；金属镁规模化生产的范例企业南京云海也通过引入宝钢金属的计策投资，开始在镁合金深加工领域进行布局；榆林地区已开始成立镁深加工企业，逐步向下贱发展。
（2）合金家当发展加速
近年来在国家科技部和工信部的大力推动下，镁合金家当发展迅速，以压铸件为例，产量年均增长20% 以上，并吸引了以美国、加拿大、日本等国家和地区的天下镁加工一流企业到海内投资办厂，在一些地区已形成了不同产品种类和规模的镁合金家当群体，中国镁天下制造工厂的地位已基本成形。目前已形成以珠江三角洲、长江三角洲地区、华北地区、环渤海地区、重庆地区等为代表的镁合金家当群体。
在珠江三角洲一带集中了一批台资和港资镁合金压铸生产企业和设备供应商，如：台资企业富士康、港资企业嘉瑞/ 力劲等，以生产打算机、通信和消费类电子产品部件为主的富士康已成为环球最大的3C 镁合金供应商。深圳力劲生产的系列镁合金专用压铸机以及赞助装备，在国内外多次招标中多次击败许多国外著名的压铸机生产公司，现已成为海内镁合金压铸的首选机型，市场霸占率已达到70% 以上。
长江三角洲地区紧张分布在上海、江苏、浙江等地，个中上海镁镁压铸厂，紧张生产汽车和摩托车用镁合金压铸件，产品紧张供给通用汽车，已成为中国最大的镁汽车零部件供应企业。台湾敬得是台湾地区镁合金压铸件生产资深企业，在太仓建立了敬得科技公司，紧张生产3C 镁合金产品和汽车、手动工具零部件。浙江万丰新材料科技收购了加拿大镁瑞丁公司的镁合金压铸业务，在浙江新昌开始大规模生产镁合金汽车零部件，紧张供给奔驰、宝马和奥迪等汽车品牌。浙江泰普森集团专注于镁合金在休闲产品上的批量运用，产品销往欧洲和美国。
华北地区、环渤海地区还有瞄准变形镁合金市场的企业群体，重点开展变形镁合金板材轧制、型材挤压和锻件加工。华北地区以山西银光华盛镁业、北京广灵精华、西部钛业、焦作高招镁业、河南德威等为代表，紧张进行镁合金板型材和镁轮毂等产品加工。环渤海地区的国营企业紧张是东北轻合金有限公司，紧张进行镁合金型材的加工。上述两家企业的产品紧张供应给军工运用。民营企业紧张有辽宁中旺铝业公司、山东丛林公司、山东华盛荣等。
重庆地区的镁家当由于地方政府的大力支持，企业和院校的积极参与，走出了一条政、产、学、研、用配合尽力的成功道路，不但形成了完全的设备制造、材料制备、产品加工、废物回收完全的家当链，而且研发、装备、加工、运用等方面长期处于海内前列。重庆目前有重庆长安、博奥镁铝、仟和镁业、昱华新材料等三十多家企业在研究、生产、加工、运用镁合金产品，镁合金汽车零部件、纺织机器镁合金产品等在行业中影响很大，且石油钻采等新型镁合金发展十分迅速。
（3）社会各方日益关注
以重庆大学、上海交通大学等一批院校为代表，在镁合金熔铸、新材料、塑性加工、表面处理及回收再生等方面展开系统而深入的研究，在镁合金设计理论、铸造和塑性加工新技能、产品开拓与运用等多方面均取得了丰富成果，为中国镁合金开拓运用奠定了坚实的理论和技能根本。在已有镁合金研发机构的影响与辐射带动下，有色金属、罕有金属、矿业、能源、交通等领域中与镁合金家当具有一定关联性的实力企业和研究机构逐步进入镁合金行业，在原镁、合金锭、镁合金塑性成型等深加工产品及其运用等方面开始深度参与。特殊是国家科技部重点研发项目以及中国工程院计策咨询项目的逐一启动和顺利开展，必将进一步推动镁合金家当的分工和家当布局调度，进一步加快我国镁合金行业的做大做强和康健发展。
（4）形成了多少家当基地
经由近几年的稳步发展，2016 年以来，我国海内的镁消费量和镁合金运用总量已超过国外水平。全国已形成多少区域性的镁及镁合金家当基地，镁及镁合金深加工企业超过100 家。陕西、山西和宁夏等西北地区以原镁为主，个中陕西地区原镁产量超过50 万吨，宁夏地区原镁产量超过18 万吨，山西地区原镁产量超过15 万吨。山西省镁家当正逐渐向下贱深加工发展，尤其是山西的塑性变形加工具有显著特色；青海地区以青海盐湖镁业为代表，以电解镁为主；长江三角洲地区和珠江三角洲地区以铸造加工和镁合金装备为主；山东和环渤海地区拥有大型加工装备，正在发展大尺寸变形产品；河南地区紧张以镁粉和部分铸造和变形深加工为主；重庆地区已建成了全国领先的国家镁合金高新技能家当基地，包括镁合金汽车产品压铸、变形产品和熔铸装备等，个中镁合金汽车零部件产量居天下前列。
重庆基地以镁合金在汽车、摩托车、电子通信等产品上的运用为紧张目标，形成了以重庆大学国家镁中央、重庆博奥镁铝、重庆昱华等为核心的产、学、研、用群体，看重团队协作和家当链整合。重庆市镁合金研发在全国处于领先地位，拥有天下最大的镁合金研发团队。
山东基地以山东华盛荣、山东嘉泰和青岛四方车辆为代表，紧张从事镁合金挤压产品生产、座椅骨架铸造、镁合金在轨道交通上的运用等。华东基地以上海交通大学、上海镁镁、浙江万丰新材料、浙江泰普森、大众、通用、奇瑞等为代表，紧张从事镁合金汽车零部件、镁合金薄壁电子产品等技能的研究开拓。
华南基地主要以嘉瑞控股、广州镁业、力劲公司为代表，紧张生产打算机、汽车、自行车等镁合金零部件和成套装备。
陕西和山西基地的镁工业以原镁和镁锭为主，矿产资源丰富、能源及冶炼本钱低。普遍采取皮江法炼镁工艺，皮江法炼镁设备相对掉队，工人劳动强度大，且污染严重，已开拓成功竖罐炼镁新技能，生产效率大幅度提高。山西的代表性企业是银光华盛镁业和五台云海镁业。
河南地区依托河南省雄厚的轻金属研发和运用根本，拥有国家镁及镁合金产品质检中央和中铝郑州轻金属研究院，成立了河南镁业集团、万德芙、明镁科技、地恩地等代表性企业，紧张以镁粉以及部分铸造和变形深加工为主。
青海基地的核心企业是青海盐湖镁业，利用青海格尔木地区丰富的盐湖卤水资源，大力发展电解原镁，经由多年培植，已建成年产10 万吨原镁生产线，已开始试生产。
重点企业及产品见表7-1。
3.2 工程化家当布局与平台培植
（1）工程化家当布局
近十年来在国家及地方政府的大力支持勾引下，组织履行了一系列研究开拓操持和示范工程培植。目前我国镁家当已初步形成了从原材料生产、深加工一贯到运用的完百口当链，并正不断向深加工方向纵深发展。
2019 年10 月30 日，国家发改委发布了《家当构造调度辅导目录》（2019 年版），新版目录中有三处直接涉及镁。一是在鼓励类有色金属项目中，将“高性能镁合金及其制品”首次列入新材料家当。在国家层面做出了明确的政策导向，鼓励多样化镁合金材料开拓及其铸造、挤压、轧制、铸造等加工制造，造就新材料家当链。二是在鼓励类汽车项目中，将“镁合金”列入轻量化材料运用领域，予以鼓励，认同了镁合金在汽车轻量化中的主要浸染和发展潜力。三是连续将镁冶炼项目列入限定类的同时，增加了新的表述，即许可或鼓励前辈节能环保工艺的技能改造镁冶炼项目，为鼓励镁冶炼工艺创新打开了政策通道。此外，《家当构造调度辅导目录》中的其他部分也有涉及镁及镁合金项目的内容，比如轨道车辆车内装饰材料轻量化运用，航空航天用新型材料开拓生产，机器装备轻量化材料开拓和轻量化技能，新型能源材料、3D 打印用高端金属粉末材料、储氢材料、生物医用材料，汽车、能源装备、轨道交通装备、航空航天、军工、海洋工程装备关键铸件、锻件等。
镁合金轮毂和镁合金挤压材被列入新版《 重点新材料首批次运用示范辅导目录》。工信部发布的《重点新材料首批次运用示范辅导目录》（2019 年版），自2020 年1 月1 日起施行。新版《重点新材料首批次运用示范辅导目录》包括了两种镁合金材料，即“镁合金轮毂”和“非稀土高性能镁合金挤压材（运用于汽车、轨道交通、航空航天，也包括镁合金棒材）”。将“镁合金轮毂”和“非稀土高性能镁合金挤压材”列入重点新材料，符合当前镁合金市场开拓的方向和趋势。当前，镁合金轮毂和挤压材正处在家当化运用的关键阶段，将是镁合金运用的亮点和市场规模化的主冲要破口。此项政策将为镁行业积极拓展新运用领域供应导向支持和主要保障。
中国有色金属工业协会镁业分会出具的《关于府谷镁冶炼配气工序的行业见地》显示，府谷县金属镁冶炼企业采取低阶煤高温热解工艺，把煤炭分级分质利用多联产理念纳入镁冶炼环节，将“低阶煤高温热解”后生产的煤气作为燃料生产金属镁，建立了镁冶炼资源综合利用型的循环经济家当链。按照吨镁花费的能源测算，吨镁生产需匹配的煤宇量为15000 ～ 18000m3，吨镁综合能耗可掌握在4.5t 标煤以下。这将有利于镁冶炼水平的规范和提升，有利于镁家当绿色发展、可持续发展。
据河南省投资项目在线审批监管平台，鹤壁“中国‘镁谷’轻量化高端制造家当园”项目审批结果显示“已备案”。项目估算总投资57000 万元，操持2023 年10 月落成，方案有挤压型材、压铸以及铸造轮毂等项目。目前，一批镁家当重点项目正在有序推进：捷美特公司年产2 万吨高强镁合金特种材料、万德芙年产2 万吨高性能镁合金材料生产加工等3 个镁家当重点项目和镁精湛加工家当。
（2）平台培植
经由近20 年的发展和培植，我国已在镁合金领域形成了多少国家级研发和检测平台，以及牵头和参与多个国际化学术、技能和标准组织和平台，凸显出了我国镁合金领域在国际上的领先地位（表7-2）。
3.3 市场需求与运用前景
（1）镁合金在汽车领域的运用
近十年来，我国汽车保有量稳步增加，花费石油占到全体石油消费总量的59%。我国汽车轻量化效果较低，汽车均匀百公里油耗远高于国外发达国家，对环境带来极大压力。
与钢铁和铝比较，利用镁合金零部件产生的轻量化效果更加显著。每利用1kg 镁，可使轿车寿命期减少30kg 尾气排放。目前，北美汽车生产厂家每辆汽车用镁量为1.5 ～ 3.5kg，某些车型已超过20kg。根据我国汽车轻量化路线图，到2020 年、2025 年和2030 年，单车用镁合金要分别达到15kg、25kg 和45kg。以2025 年生产3500 万辆、单车花费25kg 镁合金测算，需求量为87.5 万吨。以2030 年单车用量45kg 打算，则须要172 万吨。2019 年，我国生产纯电汽车130 万辆，小型乘用车2500 万辆，如果仅把每辆车的覆盖件改为65kg 的镁合金板材，就须要203 万吨。长春一汽、上汽大众、重庆长安汽车等车企都已开始批量利用镁合金。展望未来，汽车用镁合金用量或将迎来井喷式增长。
国外对镁合金在汽车上的运用十分重视, 很早就出台了推动镁合金在汽车上运用的中长期操持。为了加速镁合金在汽车上的运用，美国通用汽车已和重庆大学、上海交通大学等单位进行了10 年以上的技能互助。
我国也高度重视镁合金在汽车上的运用。自2000 年起，国家科技部、发改委、工信部等部门分别安排了“交通工具用镁合金零部件生产及运用共性关键技能研究开拓及家当化”“高性能镁合金的研制和运用”等一批国家和省部级项目，在新型高强度镁合金材料、镁合金压铸技能、镁合金轧制和挤压加工技能、镁合金连接技能等方面取得了主要进展，为镁合金材料的进一步运用打下了坚实的根本。开拓了50 多款镁合金汽车零部件，如方向盘芯骨、电器支架、后窗框、门内框、赞助迁徙改变支架等，并已实现累计装车超过5000 万辆，取得了较好的经济效益和社会效益。
因此，在汽车、摩托车等交通工具领域，镁合金充分展示出质轻、减振性能优秀的特点，已在以发动机和变速箱为代表的动力传动系统，以副车架、轮毂、悬架、转向器为代表的行驶转向系统，以车身、车门、前后舱体、仪表板支架、座椅骨架、中控支架为代表的车体及内装系统等形成了规模化运用。根据我国最新的汽车轻量化路线图，未来镁合金在汽车上的运用量将超过100kg/ 台。
（2）镁合金在轨道交通装备上的运用
我国轨道交通发展迅猛，由于能源紧张和对节能减排、安全舒适的更高哀求，轨道交通装备轻量化已成为轨道交通发展的主要课题。很多新建的轨道交通列车装备开始大面积利用铝合金等轻量化材料，产生了巨大的经济效益和社会效益。镁合金由于具有更高的比强度和比刚度、更好的减振降噪效果、更精良的电磁屏蔽效果，已在部分轨道交通内饰件和连接件上得到初步的规模运用。
新建的和即将更新换代的轨道交通装备是镁合金材料及制品的潜在运用工具，以长春轨道客车厂和唐山轨道客车厂等为代表的我国轨道交通列车年产量近几年均在3000 辆旁边，产值将超过1200 亿元公民币。山西银光华盛镁业等镁合金加工企业的镁制品已在100 余条地铁、400 余条高铁线路上得到了运用，使得整车车身得以减重，很大程度长进步了列车的动力，降落能耗。随着轨道交通的快速发展和镁合金材料制备与加工技能的进步，具有精良性能的镁合金材料及制品必将在轨道交通装备上得到更加广泛的运用。
（3）镁合金在电动自行车上的运用
全国的电动自行车保有量已经超过了2.3 亿辆，年产量一贯保持在2000 万辆以上。但是，80% 以上的电动自行车目前都属于超标产品（重量及最高速率）。按照现行的国家标准，电动自行车最高车速应不大于20km/h，整车质量（重量）应不大于40kg。对增加了电池的电动自行车来说，轻量化是一个很主要的选择，在整车减重上有明显效果后，将会使一次充电后行驶间隔进一步延长。镁合金减振性好，舒适度高；散热性好，可降落刹车系统温度，延长刹车轮毂利用寿命，较轻的镁合金轮毂有利于改进加速与刹车性能。
目前，天津、河北、浙江、山西、山东等已经有很多企业生产镁合金自行车和电动自行车部件。除了车架、支梯、泥板、支棍等镁合金车体部件外，镁合金轮毂的运用更是加大了单车镁合金的用量。如果有50% 的电动自行车每辆利用5kg 的镁合金，一年将会新增80000吨的镁合金市场。
（4）镁合金在LED 照明灯具上的运用
LED 被公认为当前最具发展前景的第四代绿色光源。只管镁合金的热导率比铝差，但镁合金零部件的散热效果却高于铝合金，这为镁合金在散热哀求较高的LED 行业推广运用供应了非常好的机会。
镁合金运用于LED 照明领域的部件紧张是路灯壳体及灯架、灯管型材、筒灯壳体、球泡灯壳体、隧道灯壳体以及LED 散热模组等。包括镁合金压铸件和型材，表面处理采取氟碳喷涂、喷塑和阳极氧化。据初步估计，2020 年镁合金在LED 行业的运用量将达到2 万吨。
（5）镁合金在3C 产品领域的运用
镁合金已在条记本电脑外壳领域得到广泛运用，目前惠普、戴尔、遐想等主流品牌均大量利用，而且运用量正在呈上升趋势。采取镁合金挤压板材进行CNC 机加工3C 产品外壳，可以得到更好的力学性能和外不雅观质量，因此，微软公司平板电脑外壳险些都采取镁合金挤压板材，仅2017 年的采购量就在1.5 万吨旁边。运用镁合金的3C 产品还包括投影仪、数码相机、网络通信设备、视听设备等。
（6）镁合金在航空航天和军工关键装备上的运用
具有质轻、比强度高、比刚度高、阻尼减振、电磁屏蔽以及铸造、切削加工性能精良和易回收等优点的镁合金材料在大飞机、载人航天、探月工程等国家重大工程和军事领域的轻量化和减重方面发挥着越来越关键的浸染，日益受到重视、运用面逐渐扩大。
飞机构造中除了内部支架框架以外，蒙皮、地板、舱板等最适宜利用宽幅镁合金薄板。有试验结果表明，飞机减重1 磅A 所带来的经济效益，商用机为300 美元，战斗机为3000 美元，航天器为30000 美元，综合减重效果比铝合金赶过25% ～ 35%。欧洲空客公司早在20世纪就开拓了镁合金板，比利用铝合金减重十数吨。我国的西飞、成飞很早就在机体内利用了镁合金锻件、铸件和板材。高性能镁合金在航空航天和军工关键装备等领域运用潜力十分巨大。随着高性能镁合金的发展，镁合金在飞灵活员机附件机匣、进气机匣、反推力叶栅，直升机传动系统机匣，导弹舱体、导弹弹翼、卫星舱体、战斗机驾驶舱框架，月球车机器臂，战车发动机部件、轮毂、框架，卫星部件，坦克零部件等领域的运用潜力将逐步开释。
（7）石油钻采领域的运用需求
镁合金由于具有低电极电位而随意马虎堕落，通过在镁合金中添加Cu 或Ni 元素进一步提高其降解速率，同时得到高强度和高降解速率，对多级分段压裂技能的发展有主要运用代价，在油气开采领域具有巨大的运用前景，估量未来的需求规模将超过每年20 亿元。
（8）储能材料领域的运用需求
镁基储能材料紧张包括镁基储氢材料和镁电池。镁及其合金可与氢形成Mg-H 化合物，例如Mg2Ni、Mg2Cu、Mg(BH4)2 等镁基储氢材料，稳定储氢量质量分数在2% ～ 15%，且具有较好的吸放氢动力学，部分体系非常靠近燃料电池中质子交流膜的事情温度（约80℃），为未来规模化运用打下了根本。镁电池的运用将是电池工业的颠覆性革命，市场容量将超万亿美元。
（9）镁合金在其他领域的运用
镁合金在纺织机器领域的用量稳步上升，已累计装机超过1000 万架，纺织断线率低落超过60%，充分发挥了镁合金减振性能上风。例如，镁合金用于纺织机器的贾卡底座零部件已实现了规模化运用，产品远销法国、日本、韩国等国家，取得了良好的社会和经济效益。
在智能装备领域，镁合金因其质轻减振上风，可显著改进装备精度和延长利用寿命，展现出巨大的市场空间。镁合金因其化学性子相对活泼，将被进一步广泛运用于捐躯阳极、电池阳极等。
4. 发展我国镁合金家当的紧张任务及存在的紧张问题
4.1 紧张任务
（1）青海盐湖电解镁
青海盐湖电解镁总体上属于绿色产品，碳排放水平很低。通过盐湖电解原镁生产工艺优化改进和关键技能创新，提高电解原镁产品质量，特殊是降落杂质镍和铁含量分别至5ppm（1ppm=10-6）以下和20 ～ 30ppm，以更好地知足市场需求，增强电解镁产品竞争力。
（2）高性能镁合金构造材料
① 高性能铸造镁合金 以低本钱为掌握目标，发展高强度铸造镁合金、高塑性铸造镁合金和高性能耐热镁合金，其紧张力学性能达到现有同类商用铝合金的水平，以知足汽车、航空航天等主要领域的更加广泛的市场须要。
② 超高强变形镁合金 以稀土镁合金为紧张体系，开拓抗拉强度超过600MPa 伸长率大于5%、抗拉强度500 ～ 550MPa 伸长率大于10%、抗拉强度400 ～ 450MPa 伸长率大于20%的系列超高强高塑性变形镁合金。
③ 低本钱高强度镁合金 以低无稀土镁合金为紧张体系，强调低本钱元素的综合利用，开拓抗拉强度400 ～ 450MPa 伸长率8% ～ 20%、抗拉强度350 ～ 400MPa 伸长率20% ～30% 的高强度高塑性镁合金。
④ 高成型性变形镁合金 以提高变形镁合金成型性为紧张目标，兼顾产品室温塑性，发展高成型性新型镁合金和高塑性镁合金。高成型性镁合金棒材和型材挤压速率30 ～ 40m/min ；板材的室温杯突值大于10.0mm ；高塑性镁合金的抗拉强度大于300MPa 室温伸长率超过50%。
⑤ 超轻高强变形镁合金 以镁锂合金为重点，开拓密度小于1.60g/cm3 的系列超轻高强变形镁合金，抗拉强度大于300MPa 伸长率超过20%，同时具备良好成型性。
⑥ 高耐蚀镁合金 通过深度纯净化、单相镁基体、表层耐蚀膜层，发展高耐蚀镁合金，耐蚀镁合金基体电极电位达到-1.0V 以上，堕落速率与6 系铝合金相称，复合氧化膜镁合金电极电位0V 以上。
⑦ 大规格镁合金坯料制备技能 发展高效半连续铸造技能与装备，开拓高质量大规格镁合金坯料，板坯用扁锭1200 ～ 1600mm 宽、300 ～ 500mm 厚，铸棒直径500 ～ 800mm，符合一级探伤哀求。
（3）高性能镁基功能材料
① 高强高阻尼镁合金 从固溶元素和第二相入手，打破高强度和高阻尼性能协同瓶颈，发展兼具高强度和高阻尼的新型镁合金材料，抗拉强度大于350MPa、比阻尼系数（SDC）超过40%。
② 生物医用镁合金 以镁合金植入物可控降解为目标，基于生物安全性和相容性，发展新型医用镁合金身分设计、组织调控和前辈制备加工技能，发展面向多种用场场景的新型医用镁合金材料和表面改性技能。新型医用镁合金室温抗拉强度≥ 300MPa，屈从强度≥ 220MPa，伸长率≥ 20%，有害杂质总量≤ 500ppm。人工血浆中均匀降解速率≤ 0.3mm/年、90 天强度低落≤ 20%、180 天强度低落≤ 50%，细胞毒性1 级。
③ 镁基储能合金 面向氢能和电池需求，研究镁基储氢材料的身分设计和新型吸放氢事理与方法，形成镁基储氢材料数据库，高效制备具有高储氢密度、低操作温度、可控放氢、长循环寿命的新型镁基储氢材料，以及高效高能量密度镁基材料储氢系统。发展低电位的镁电池阳极合金。
④ 电磁屏蔽镁合金 研究合金元素、加工工艺与电磁屏蔽性能之间的关系，发展中等强度电磁屏蔽镁合金，抗拉强度320 ～ 360MPa，磁屏蔽效能85 ～ 100dB（频率范围<1.5GHz，试样厚度2mm）。
（4）镁基复合股料
① 陶瓷增强镁基复合股料 以氧化物、陶瓷增强体和变形镁合金的复合为工具，研究增强体、合金身分与制备加工工艺之间的关系，破解高模量镁合金“卡脖子”难题，发展高弹性模量的高性能镁基复合股料。
② 碳增强镁基复合股料 以碳纤维、碳纳米管、石墨烯等为增强体，研究新型增强体和合金元素与工艺之间的关系，发展高强度镁基复合股料。
③ 金属颗粒增强镁基复合股料 以钛、锆等高熔点金属颗粒为增强体，研究新型金属颗粒和镁基体以及制备工艺之间的关系，发展高强高韧镁基复合股料。
（5）镁合金工程化技能
① 低本钱高品质镁冶炼技能 以固- 液反应、无硅铁还原、碳热还原、竖罐冶炼等为重点，研究低成本原镁冶炼新技能，构建固- 液热还原制镁新方法的理论和技能根本，开辟金属镁高效率、低本钱制备新路子和新方法。
② 高品质镁熔体质量掌握技能与装备 以低本钱液相自纯化技能、反重力多级过滤技能等为重点，发展除杂除渣新技能与新工艺，使纯净化本钱降落50% 以上，熔体质量大幅度提高。
③ 大型、繁芜镁合金铸件生产技能与装备 航空航天领域的大型繁芜构件属于我国的“卡脖子”难题，为此须要研究大型繁芜铸件等极度镁合金产品的高效铸造生产新工艺新技能，发展自动化程度高的成套新装备和镁合金真空压铸系统。
④ 镁合金板材加工技能及装备 以提高板材热成型性、掌握边裂和表面质量为重点，研究宽幅板材热处理制度、轧制工艺、基面织构调控工艺，发展高成型性宽幅板材前辈加工技能与装备，打破宽幅镁合金板材热成型“卡脖子”问题。以挤压开坯、薄带铸轧、包铝轧制等为重点，研究加工工艺与组织、性能之间的关系，发展低本钱加工新技能新装备。
⑤ 镁合金型材加工技能及装备 以提高挤压成型性、掌握表面质量等为重点，研究型材挤压工艺、热处理制度和矫直工艺，发展高质量低本钱型材前辈加工技能与装备。
⑥ 镁合金前辈铸造成型技能与装备 以提高铸造成型性、改进锻件质量、降落本钱等为重点，打破高强韧镁合金成型“卡脖子”难题，研究铸造构件产品的工艺、组织与性能的关系，发展适宜不同合金的系列高效铸造新技能与装备。
⑦ 镁合金前辈表面防护与连接技能及装备 以办理现有镁合金涂层材料体系少，涂层硬度不高极易划伤、涂层附着力差的难题，开拓新型构造功能一体化的涂层材料体系，发展高效可靠的新型涂层制备方法；发展以搅拌摩擦焊为代表的连接新技能与新装备。
（6）标准、数据库与设计平台
建立具有我国镁家当特色的材料与产品完全标准体系。建立具有国际水平、能知足镁合金研发和运用的天下上最大的数据平台。建立把材料研发、材料与产品加工、产品开拓与运用等一体化、缩短产品开拓周期并且能充分发挥镁合金性能潜力的当代化产品设计开拓平台。
4.2 存在的紧张问题
（1）技能创新能力总体不敷
国家和企业对镁行业的总体研发投入还有待加强。高档院校和科研院所的强大研发能力与企业创新能力缺少存在脱节。紧张镁企业在根本共性关键技能、精湛加工技能和运用技能研发投入不敷，没有形成系统的完备的研发能力和体系，导致镁产品普遍存在质量稳定性差和本钱高档问题，导致企业无法有效对接新的市场机遇，也无法创造新的发展。
（2）家当构造抵牾依然突出
很多原镁企业不愿在深加工领域进行投入，只管海内用镁量和镁合金消费量呈上升趋势，但用于构造件特殊是大型构造件运用的镁合金比重仍旧较低，原镁产能过剩与部分品种及高端深加工产品短缺依然并存。海内镁行业缺少大型国企，只管宝钢已入股南京云海，开始进入镁及镁合金家当，但镁家当总体上缺少竞争力，家当集中度低，企业总体实力偏弱，缺少旗舰企业。
（3）环保压力加大与市场需求低落的抵牾加剧
随着环保标准不断提高，原镁企业因较为突出的CO2 排放和粉尘掌握而面临的环保压力不断加大，企业总体本钱上升，但受新冠疫情影响和出口限定，镁及镁合金的市场需求有所低落。
（4）新型加工工艺与装备发展滞后，部分领域“卡脖子”征象突出
镁合金是工程运用的最轻金属构造材料，但与铝合金比较，目前镁合金产量还不敷铝合金的10%。镁合金材料加工，特殊是变形镁合金材料加工，仍旧沿用铝合金或钢铁的加工办法和装备，很大程度上导致变形镁合金存在基面织构强、成型性差、加工效率低等瓶颈问题，急迫须要发展符合镁合金材料特性的新型高效变形加工工艺和具有镁合金特色的成套装备。须要大力办理航空航天算夜型繁芜镁合金铸件精密成型技能等“卡脖子”难题。
（5）原镁生产新技能发展缓慢
镁需求的稳步增长，对镁冶炼提出越来越高的哀求。目前镁冶炼存在机器化、自动化、规模化水平偏低，生产效率偏低等问题。我国原镁冶炼工艺基本上采取固固反应的皮江法，该法技能较为成熟、培植本钱较低，但因还原动力学过程的固有限定，导致其还原周期长、生产效率低，资源、能源利用不充分。大多数采取较为掉队的横罐还原冶炼，相对较好的竖罐还原推广较慢。
碳热还原炼镁仍旧勾留在实验室阶段，间隔工业生产还有很多事情须要开展。青海盐湖电解镁生产线已开始投产试运行，但全面达产和稳定产品质量仍是下一步重点事情。
（6）镁合金材料牌号和种类少
与钢和铝比较，镁合金的牌号和合金种类较少，身分设计、制备加工等技能体系有待进一步完善。镁合金是密排六方构造，可动滑移系少且空间分布不对称，目前还缺少有效的强化相，提高塑性的技能路子尚不足明确，导致高强镁合金和高塑性镁合金种类较少。
（7）镁合金加工技能较为薄弱
近年来，铸造镁合金得到愈加广泛的运用，随之对镁合金熔体质量的哀求逐渐提高，实现镁合金铸锭或铸件的“纯净化、均匀化、大尺寸、细晶化”仍是未来铸造镁合金的发展重点。
变形镁合金热加工温度区间窄，热加工温度窗口较窄，导致加工本钱较高。同时，挤压过程中锭坯沿长度方向和横截面方向的塑性流动不屈均而导致组织与性能不屈均，特殊是挤压比较大或断脸庞杂的构件，这种征象更为突出。宽幅板型材是变形镁合金推广运用的关键壁垒。
在镁合金加工装备方面，国产熔铸装备品种和数量少，市场霸占率低，装备性能不能完备知足铸造镁合金发展哀求。塑性加工装备虽然在原有铝合金成套装备上进行整改优化，但仍旧不能很好知足镁合金塑性加工哀求。
（8）镁合金运用领域受限
虽然镁合金运用量逐年增加，但总体规模与铝和钢比较仍旧较小。当前，纯镁的运用领域很大一部分在铝合金和钢铁冶炼。镁合金的运用领域紧张用作汽车、3C 和航空航天等领域的非主承力构件。同时，镁合金材料与产品构造的一体化设计有待加强、干系运用的规范和标准体系缺失落，在一定程度上限定了镁合金进一步扩大运用。
5. 推动我国镁合金家当发展的对策和建议（1）强化顶层设计，加快制订国家镁发展计策我国是镁资源大国，也是镁及镁合金生产大国。镁是我国唯一具有国际话语权的金属材 料品种。目前，我国镁行业方案缺少国家计策支撑，没有从国家资源能源计策高度和国际竞 争角度来核阅镁的主要地位。金属镁的研发和家当化推进缺少来自国家层面的有效折衷和科学组织，家当同盟缺失落，行业标准不完善，没有多层次高水平的行业做事平台，短缺领军企业。
为冲破技能开拓和推广运用瓶颈，加快镁合金材料在各领域的大规模运用，从而为制造 业减重、更好实现节能减排，从国家层面加强顶层设计非常主要。建议国家干系部门制订国家镁发展计策，以原镁冶炼、加工聚拢区为重点，按区域筹建多个各具特色的国家级镁家当 协同创新示范基地，辅以政策支持、资金保障等配套方法，科学制订各区域的发展路线图。
（2）出台政策法规，加强勾引我国镁家当康健快速发展镁产量在10 种常用有色金属中排行第五，属较大的有色金属品种。与铜、铝、铅、锌等大宗有色金属品种比较，产量规模较小、只有百万吨级，企业所有制构造单一，绝大部分为 民营企业。镁产品运用领域多，只管当前金属镁下贱加工运用开拓起步较晚，但家当发展前 景广阔、深加工潜力巨大。
建议国家出台干系政策鼓励勾引和吸引更多的企业，特殊是国有大型企业在镁行业加大 资金投入，扩大镁合金行业整体规模。出台干系优惠政策鼓励干系行业利用镁合金，如汽车 工业、摩托车工业、电动自行车工业和电子3C 家当等，刺激镁合金的消费，加快提高镁合 金的生产运用水平，匆匆使我国镁家当从以低级产品为主向高附加值的深加工产品为主转变。
（3）建立国家级技能创新平台，加强“卡脖子”环节镁合金材料和产品的开拓和设计近十年来，国内外镁及镁合金产品的开拓运用和技能创新一贯在迅速地向前发展，镁合 金产品由于其特有的性能特点而受到了各行业的广泛关注，运用范围越来越广，用量也越来 越大，传统的新产品调研、设计、制造、考验、运用、发卖的实物开拓生产周期已远远不能 知足镁合金产品对市场快速相应的需求。因此，引入高科技的当代制造技能，强化镁合金材 料与产品运用的共性关键技能研发，缩短新材料和新产品的开拓和制造周期、降落本钱、提 高产品质量，已成为镁合金材料快速发展和产品大规模推广运用的关键所在。建议建立镁合金及其轻量化运用的国家技能创新中央，建立包括根本数据库、更换设计 平台和虚拟技能平台在内的镁合金设计制造产品开拓平台，从而集聚国内外精良人才、集中 国内外上风资源，搭建天下领先的镁合金产品开拓和设计及生产运用技能开拓公共做事平台， 为我国乃至天下镁家当的可持续发展供应技能支撑。
（4）积极推进镁合金的根本研究镁合金根本科学问题研究的缺少，已成为阻碍镁合金广泛运用的瓶颈。镁及镁合金根本 研究领域跟不上技能的发展，严重制约了镁合金的进一步发展，导致其运用还只集中在特定 的几个领域。须要集中力量加强以下根本研究：
① 镁合金相图和材料根本数据与钢、铝比较，镁合金相图研究严重滞后，短缺系统的 二元、三元和多元相图研究，特殊是多元变温纵截面相图研究严重缺失落；此外，镁合金的基 础数据中，还短缺二元、三元和多元系统的热力学数据库以及扩散系数、相变动力学数据库。
② 镁合金强韧化机理研究镁合金的绝对强度相对较低，极大地限定了镁合金的运用。目前，镁合金紧张运用于汽车方向盘、中控支架、仪表盘支架、座椅骨架、电池包壳体等非 主承力构造件，飞机上的运用也紧张以机匣等壳体件为主。镁合金强化机制认识的缺少，导 致提高镁合金强度只能勾留在晶粒细化、微合金化、复合股料强化等大略工艺方面。因此， 必须加强镁合金强韧化机理的研究，打破新型强化机理和新型强化相，从而更有效地设计开 发高强韧镁合金。
③ 镁合金塑性变形理论研究镁合金的晶体构造空间对称性较低，可动滑移系少，塑性 较差，变形产品基面织构较强，导致变形镁合金运用受到很大限定。十多年来，在国家和地 方科技操持持续支持下，重庆大学与干系单位通过产学研联合开拓，研制出了宽幅大型中空 薄壁镁合金型材和宽幅镁合金板材，在世界上处于领先水平。山西银光华盛镁业联合重庆大 学建立了天下上第一条年产 5000t 以上镁合金挤压板材的生产线。但是这些镁合金的塑性加 工效率还无法与铝合金比较，在成型技能领域还存在“卡脖子”问题，为了匆匆使镁合金塑性 加工得到更大的发展，扩大镁合金的运用领域，提高镁合金的附加值，必须加强镁合金塑性 变形理论研究。
④ 镁合金堕落与防护研究镁的电极电位低，化学性子活泼，导致镁合金产品随意马虎腐 蚀，同时，表面氧化膜存在固有孔隙使侵蚀性介质直接与基体打仗，基体极易堕落而使保护 涂层从内部被毁坏，而失落去保护浸染，这已成为镁合金零件失落效的缘故原由之一并阻碍镁合金的 进一步扩大运用。为此，一方面要加强镁合金堕落机理研究，寻求提高镁合金自身耐堕落性 能的新事理新方法，另一方面应大力发展低本钱表面处理技能与装备，对镁合金表面履行更 加有效的防护处理。
（5）发展镁合金家当技能、推动产品扩大运用 ① 提高原镁冶炼技能，增强企业竞争力经由多年景长，我国镁冶炼技能工艺有了较大 提升，如竖罐技能的运用和推广，从能耗和产量来看都较横罐有更大上风，但面对新形势、 新哀求，镁冶炼技能工艺发展仍较为滞后，机器化、自动化水平还需提升，工况条件需更好 地改进。
多年来，一些高档院校、科研院所在探索冶炼新技能、现有工艺技能提升等方面做了大 量卓有成效的事情，但这些事情大多较为独立，缺少有效的联合和协同。须要进一步加强行 业勾引和折衷，整合行业资源和技能，有效提升行业机器化、自动化水平，增强竞争力，推 动行业冶炼技能进步，适应时期发展新哀求。同时，应借鉴其他行业前辈技能和履历，推动 现有冶炼技能实现打破。
② 加强重点产品研发，扩大市场运用镁合金产品运用规模化是镁家当发展壮大的必要 条件。进一步加强镁合金材料及运用研发，加快科技成果向产品转换。支持发展潜力大、带 动力强的重点产品首先打破。依据行业发展现状和市场需求发展趋势，镁合金轮毂、大型构 件、宽幅薄板和挤压材是值得重点关注的产品。
③ 加强镁基储能材料等前沿新材料发展组织行业资源，加强镁作为储氢材料的研发为 今后家当化准备。把开拓氢能作为人类未来能源的主要发展方向之一已逐渐形成共识，金属 储氢是安全且高效的办法，在储氢合金中，镁基储氢合金被广泛认为是最有发展出息的储氢 材料之一。镁作为储氢材料具有密度小、储氢容量高、价格低廉、储量丰富等显著特点，关 键技能一旦取得打破，金属镁极有希望成为未来紧张的储氢材料。镁的潜在需求不可估量， 应组织行业力量加强研发，为镁家当打开下一个规模化运用方向。
镁电池具有能量密度高、环境友好、安全性更高档优点，未来运用潜力十分巨大，若开 发成功将是能源领域的颠覆式发展。
（6）加快推进镁合金牌号和产品标准化目前，全天下的铝合金的牌号有 350 余种，其热处理状态数量更加弘大，因此在运用铝 合金时有大量可供选择的余地。而全天下的镁合金牌号仅几十种，其热处理状态更少，因此 可供选用的镁合金材料太少，在很大程度上阻碍了镁的运用。2017 年，全国有色金属标准化 技能委员会发布新的镁合金国家标准牌号，重庆大学国家镁合金材料工程技能研究中央等单 位近几年景长的 40 多种新型镁合金已正式成为国家牌号合金，为今后镁合金的发展和运用打 下了很好的根本。
其余，目前我国镁合金标准体系还须要进一步完善，由于这些标准制订时大部分在 20 世 纪 80 年代中期，随着生产这些产品的技能和工艺的发展，有些标准已不太适应当前的生产实 际，同时随着新产品的研究与开拓，也有一些产品存在无标生产的状态。近年来，我国镁工 业有了很大发展，镁品种增多，只管在国家镁合金材料工程技能研究中央等单位的努力下， 国家镁合金产品完全的标准格局已基本形成，但仍旧有一些标准不能适应生产和贸易的需求， 须要进一步完善。
为了使我国从金属镁生产大国变成运用大国，从入口大国变成出口强国，有必要花大力 气来完善我国的镁标准体系。首先，各方要正视我国镁标准目前存在的问题，充分重视镁标 准事情。国家有关部门要鼓励和勾引镁工业的发展，详细到镁标准体系的完善上，该当从项 目和经费保障上予以重点考虑。其次，要做好方案，总体统筹和分步推进镁标准体系培植。再次，要积极学习国际标准和国外前辈标准，只管即便参照采取国际标准和国外前辈标准，制订 和完善我国的镁合金及镁合金产品标准。在减少事情量的同时，还可减少贸易技能壁垒，有 利于产品出口。可喜的是重庆大学已成为国际标准化组织镁及镁合金技能委员会主席单位，对今后国际标准制订和推动我国前辈镁合金牌号走向天下具有非常积极的浸染。
（7）推动更广泛的国际互助与互换欧美等发达国家和地区在镁合金家当化方面已经具有了相称的规模。无论是技能本身， 还是组织履行政府攻关操持，都积累了丰富的履历，值得我们负责加以研究、借鉴和接管。例如，德国在汽车压铸件的理论研究和运用方面、日本在阻燃镁合金以及表面处理与涂装技 术方面、俄罗斯在高强镁合金发展和规模运用方面、英国在生物医用镁合金方面、美国在军 事领域和汽车行业均具有天下水平的前辈技能，可以组织海内对口单位开展多种形式的互助， 缩短差距。
我国在重庆大学已组建了国家级国际互助联合研究中央（科技部和外国专家局于 2008 年 批准），近几年在强化国际互助、提升我国镁合金国际影响力等方面做出了大量的事情，已 成为 Elsevier 出版社 Journal of Magnesium and Alloys（JCR 一区期刊，国家领军期刊）的主 编单位、国家标准化组织镁及镁合金技能委员会主席单位和国际品牌镁合金会议的组织单位。国家该当强化对海内一些重点单位国际科技互助的支持。
（8）积极组建产学研用协同创新体重庆大学已成为教诲部批准的唯一一个和镁合金推广运用密切干系的国家级协同创新中央—重庆自主品牌汽车协同创新中央。该中央把镁合金的推广运用作为重点研发内容开展 协同创新，联合了长安汽车、中国汽研、西南铝业、重庆理工大学等海内有名企业和研究院 所。中央以我国自主品牌汽车的轻量化发展重大需求为牵引，构建“根本研究—运用研究— 成果家当化”的一体化创新研发体系，以重庆大学的镁合金技能力量为技能支撑，积极推进 以镁合金为代表的轻量化材料在汽车上的规模化运用，知足我国节能减排工程的重大需求。目前，长安汽车公司联合重庆大学国家镁合金工程中央和重庆博奥镁铝金属有限公司等单位 共同对长安 CVⅡ车型进行了镁合金零部件的开拓综合运用，共开拓 12 种零部件，用镁总重 量 20.1kg，其零部件全部通过了干系机构的性能检测及路试，已小规模投入生产。由此可见， 通过组建产学研用协同创新体，极大推动了镁合金的运用。
重庆大学联合中国铝业集团、宝武钢铁、重庆长安汽车等大型企业，在重庆市政府的大 力支持下，成立了以镁合金为紧张方向的重庆市轻量化材料技能创新中央，正在全力打造 “中国轻量化材料工程研究院”，旨在推动新型轻量化材料及其在高端装备上的进一步运用。
以青海盐湖工业株式会社为主体，联合重庆大学、上海交通大学、德国镁中央、美 国犹他大学、澳大利亚昆士兰大学等组建的“青海盐湖镁家当技能研究院”已于 2017 年 8 月 在青海格尔木青海盐湖工业株式会社总部挂牌，紧张致力于青海盐湖电解原镁、镁合金 及深加工等前辈技能开拓与家当化推广运用。为了加快前辈技能研发和成果转化落地，该研 究院操持在格尔木建立原镁前辈技能研发基地、在西宁建立镁合金压铸技能基地、在重庆建 立前辈镁合金研发基地和分院，并将积极在北京和上海建立分院。该研究院的成立，必将有 力推动我国乃至天下电解原镁及合金的技能进步和家当化发展。
由东北大学、中国科学院沈阳金属所、沈阳工业大学、大连理工大学的镁合金领域专家 学者组建的辽宁省镁合金工程技能中央在大石桥市揭牌，紧张致力于镁合金技能研发与推广。为使研究成果更好地转化，该中央已接管沈阳华晨金杯汽车有限公司、营口欣立耐火材料科 技有限公司等企业为运用企业。
河南科技大学与鹤壁地恩地新材料科技有限公司互助建立“有色金属共性技能河南省协 同创新中央镁家当基地”。该中央是河南省委、省政府积极实行“2011”协同创新操持、加快 中原经济区培植而建立的高端产学研互助平台。双方互助，能够充分开释人才、信息、技能 等创新要素的活力，建立多技能集成的研发与运用平台，在产学研互助技能协同创新，毕业 生社会实践和就业等方面开展多种形式的互助。
只管已成立多少产学研同盟或协同创新中央，但这些同盟或协同创新中央亟待进一步创 新和完善。同盟或联合体应真正从镁家当发展须要出发，环绕技能创新，促进产、学、研、 用各单位的知识、技能和人才要素有效集成，成为以市场为导向、企业为主体，推动技能进 步、家当升级，扩大运用和转变镁工业发展办法的有效路子。
(参考文献从略)
作者简介潘复活，中国工程院院士，重庆大学国家镁中央名誉主任、教授，重庆市科学技能协会主席、ISO 国际 标准化组织镁合金技能委员会主席、中国材料研究学会副理事长，紧张从事镁合金、铝合金、工具钢等 方面的研究，在镁合金新材料与新工艺、铝合金板箔材与锻件、铁基工具材料等方向取得多项原创性成 果。得到国家技能发明奖和科技进步奖 4 项，部省级技能发明奖和科技进步奖 10 余项。揭橥论文 500 多篇，授权发明专利 150 多项。
蒋斌，重庆大学国家镁中央副主任，教授，长期从事镁合金材料及制备加工技能研发，推动镁合金 在交通工具、电子信息、航空航天和国防军工等领域的大规模运用，已揭橥学术论文 160 多篇，授权 发明专利 40 多项，起草订定国际海内标准 7 件，得到国际镁协创新奖等主要褒奖 6 项。
（来源：中国材料研究学会-今日新材料）
