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金屬鎂將成為21世紀(jì)大有前途的綠色金屬材料


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)鎂由于其優(yōu)良的物理性能和機械加工性能,,豐富的蘊藏量,已經(jīng)被業(yè)內(nèi)公認(rèn)為最有前途的輕量化材料及二十一世紀(jì)的綠色金屬材料,,未來幾十年里鎂將成為需求增長最快的有色金屬,。 
  
  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(xué),、冶金工程、制造工程方面的院士對鎂的應(yīng)用前景都極為看好,。中國科學(xué)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)地球表層最為豐富的金屬元素,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)展的重要保證”,。

  一、鎂性能優(yōu)良,,儲量極為豐富

  鎂及其合金是迄今在工程中應(yīng)用的最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料,,具有密度小、比強度高,,電磁屏蔽性,、減震性好以及優(yōu)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(jié)構(gòu)鋼,,但明顯高于鋁合金,,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。

  鎂的蘊藏量豐富,,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豐富的國家之一。我國白云石,、菱鎂礦儲量豐富,、品位高、分布廣,,西部青海湖也蘊藏豐富的鎂資源,。

  二、鎂需求量快速增長,,前景看好

  20世紀(jì)90年代中期以來,,隨著能源價格的上漲,,可持續(xù)發(fā)展要求的提高,以及電子信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,,鎂及鎂合金研發(fā)及應(yīng)用進入高速增長期,,尤其是在發(fā)達國家得到高度關(guān)注。近年西方鎂合金應(yīng)用的市場增長率達到了15%以上,,全球鎂合金的應(yīng)用年均增長達到10%左右,,而同期西方錫、銅,、鋁,、鋅的年均增長率則都在2%-4%左右。汽車用鎂壓鑄件的增長是近十年來輕量化的熱點,,美國,、歐盟,、日本汽車業(yè)都成立了相應(yīng)的研究部門和產(chǎn)業(yè)同盟,制訂并鎂實施了相關(guān)研發(fā)計劃,。

  自上世紀(jì)九十年代中期以來,,中國鎂工業(yè)發(fā)展迅速,已經(jīng)憑借資源,、能源,、成本優(yōu)勢和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新優(yōu)勢奠定了在原鎂生產(chǎn)方面的絕對優(yōu)勢。2003年,,中國原鎂產(chǎn)量已達35.4萬噸,,同比增長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,,比上年增長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,,推動了鎂在世界范圍內(nèi)的廣泛應(yīng)用”。

  但是與發(fā)達國家相對,,我國鎂應(yīng)用水平還很低,,目前用量雖有一定增長,但只有5.12萬噸,。主要原因是鎂加工技術(shù)開發(fā)相對滯后,,相關(guān)產(chǎn)業(yè)協(xié)調(diào)配合不夠,產(chǎn)業(yè)化水平低,。鎂業(yè)分會秘書長孟樹昆感慨地表示:“在中國未來可持續(xù)發(fā)展中,,資源合理的開發(fā)與利用是頭等大事。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%,,是靠進口原料生產(chǎn)的。由于進口原料價格大幅上漲,資源問題已直接影響到有色金屬工業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展,,而中國鎂業(yè)是真正資源和生產(chǎn)優(yōu)勢的產(chǎn)業(yè),,鎂及鎂合金材料的大量應(yīng)用,對減重,、節(jié)能,、環(huán)保、提高產(chǎn)品性能都具有重要作用,,對我國建設(shè)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(zhì)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),、鎂基犧牲陽極生產(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(yīng)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(yīng)用的完整產(chǎn)業(yè)鏈、產(chǎn)業(yè)群,,從基礎(chǔ)研究到應(yīng)用研究到產(chǎn)品開發(fā)的完整科研開發(fā)體系,,這些都有助于我們將鎂資源優(yōu)勢逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榻?jīng)濟優(yōu)勢,實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)跨越式發(fā)展,。

  當(dāng)前,,在鎂產(chǎn)業(yè)鏈延伸、鎂產(chǎn)品研發(fā)體系逐步完善,、相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展三大因素共同作用下,中國鎂及鎂合金消費量也迅速增長,,應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大,,消費量已經(jīng)從1999年的2.32萬噸增長至2003年的5.12萬噸,增長了1.2倍,。未來15年是中國鎂需求增長最快的時期,,需求將以10%以上的速度增長,預(yù)計2010年和2020年鎂消費量將分別達到10萬噸和20萬噸,。

  三,、應(yīng)用領(lǐng)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(yīng)用材料,近年來已廣泛應(yīng)用于軍用,、民用領(lǐng)域的許多方面:在航空航天,、航海、通信,、醫(yī)療,、廣播電視、音響影像器材,、微電子技術(shù),、光學(xué)儀器等領(lǐng)域內(nèi),在汽車,、摩托車、工具,、家電電器,、手機、計算機及電子設(shè)備等制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原料,。

  在汽車行業(yè),,上海汽車集團公司、一汽集團,、東風(fēng)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(guān)研究,,汽車自重每減輕100公斤,,油耗可減少0.7升/百公里左右,每節(jié)�,。鄙剂峡蓽p少二氧化碳排放2.5克,。而通過鎂合金零部件的使用可有效地實現(xiàn)汽車輕量化目標(biāo)。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制品有限公司生產(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(yīng)用也取得了一系列進展。鎂合金應(yīng)用于交通工具,,除了減重和降低油耗,,還可以提高整車加速、制動性能,,還能降低行駛振動和噪音,,提高舒適度,可以加快散熱,,使發(fā)動機的綜合性能提高一個檔次,;具有良好的經(jīng)濟效益。

  鎂合金所具有的優(yōu)異的薄壁鑄造性能及良好的比強度,、剛度和抗撞能力,,能充分滿足3C產(chǎn)品高度集成化、轉(zhuǎn)薄化,、微型化,、抗摔撞及電磁屏蔽、散熱和環(huán)保要求,。因此,,當(dāng)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(yīng)用熱潮。國內(nèi)已經(jīng)建立起了一批專門生產(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)模也逐步擴大,臺灣,、香港和新加坡企業(yè)也逐步將鎂合金3C產(chǎn)品生產(chǎn)基地轉(zhuǎn)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(yīng)用量突起的另一個重要領(lǐng)域,。隨著汽車工業(yè),、石油、天然氣管線,、橋梁建筑等領(lǐng)域用高強度低硫鋼的需求增長,。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(zhì)鋼,。2003年,,我國鋼鐵工業(yè)脫硫用鎂為8000噸,比1999年增長60%,。隨著中國鋼產(chǎn)量和需求量的增長,,這一領(lǐng)域仍然存在較大的增長空間。

  通過本次會議的交流和研討,,各方面人士又有了新的共識,,一致認(rèn)為:鑒于我國鎂資源儲量和生產(chǎn)原料生產(chǎn)優(yōu)勢突出,鎂合金材料的研究和應(yīng)用前景廣闊,,我國應(yīng)該將鎂產(chǎn)業(yè)鏈,、產(chǎn)業(yè)群的建設(shè)做為一項重要的國家資源戰(zhàn)略和產(chǎn)業(yè)競爭戰(zhàn)略,高度重視這一產(chǎn)業(yè)所帶來的巨大經(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(yīng)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同一起跑線上,。通過官、產(chǎn),、學(xué),、研、用,。各個方面的共同努力,,有可能在產(chǎn)業(yè)化方面趕超世界先進水平。目前中國鎂工業(yè)的后發(fā)優(yōu)勢正逐步顯現(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)國際競爭力的提高提供重要支撐。對此國家有關(guān)部門要繼續(xù)大力支持鎂產(chǎn)業(yè)發(fā)展,,推進煉鎂產(chǎn)業(yè)升級,,加大對重大基礎(chǔ)研究、產(chǎn)業(yè)化研究,、應(yīng)用研究的國家投入,,積極組織和協(xié)調(diào)各個方面和相關(guān)產(chǎn)業(yè)間的合作,建立聯(lián)席工作機構(gòu)和工作制度,,支持建立規(guī)�,;I(yè)化的產(chǎn)業(yè)基地,,鼓勵鎂及鎂加工產(chǎn)品出口,,制定相應(yīng)措施鼓勵和擴大鎂產(chǎn)品在國內(nèi)的應(yīng)用。
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