紧跟绿色节能发展趋势,我国镁合金材料产业整体正朝低能耗、率、方向发展,不断进行产业升级改造。我国镁合金材料相关工艺技术研究起步晚于欧美发达国家,虽然在部分镁合金材料领域突破了一批核心关键技术,但在研发效率、生产质量、市场拓展、环境保护等方面仍存在较大差距。未来,我国镁合金材料产业需以国家战略需求为基准,紧跟国际研究热点,在不断提升行业整体水平的同时,加强镁合金材料的研发力度,着力提高自主创新能力。通过优化组织实施方式,助力国家重大工程急需的镁合金材料“产学研”体系通道畅通,促进相关科研成果转化并实现产业化运用,实现我国从材料大国向材料强国的战略性转变,满足国民经济、国家重大工程和社会可持续发展对镁合金材料的需求。
我国镁合金材料产业起步晚、底子薄,在应用上整体仍处于产业链和价值链的中低端。同时,相关战略政策的执行率较低,关键工艺技术与国外差距较大,设备大多依靠进口。研发所需的技术和设备常受国外出口限制,使得镁合金材料的研发面临困难,尤其是许多核心材料的研发举步维艰、性能提升缓慢、产能也严重不足。另外,相关企业研发、生产和服务的智能化水平较低,标准、检测、评价、计量和管理等支撑体系缺失,产品性能稳定性、质量一致性需要进一步提高。
我国稀土资源储量居于世界位,在稀土开采、冶炼分离等方面具有优势。但目前16种稀土元素(Pm除外)的应用是不平衡的,存在轻稀土闲置、滞销等问题,导致国内以La、Ce等元素为主的稀土形成了大量积压。目前,随着汽车轻量化、电子通信等领域相关产业需求的不断扩大,各大终端企业和材料生产厂家一直致力于轻量化部件的研发,对镁合金材料的性能要求达到的高度,甚至产生许多结构功能一体化的需求。这给稀土镁合金的发展带来了新的机遇,尤其是轻稀土镁合金的开发应用,充分发挥La、Ce等稀土在镁合金材料中的优势作用,应用前景十分广阔。
与Mg-Al、Mg-Zn系合金相比,稀土元素合金化后的Mg-RE系合金,铸造过程中的工艺性能更加稳定,且在力学相关实验中表现出更加的力学行为。La、Ce稀土在镁合金中应用发展比较成熟的是AE系镁合金,主要是以混合稀土形式加入,典型代表如AE44、AE41镁合金,具有的力学性能,尤其是在延伸率上远远超过AZ91、AM60等传统非稀土镁合金。Mg-RE系合金良好的流动性使其易于压铸成型,价格优势明显,可满足民用产品的规模化生产,如已应用于汽车变速箱壳体等零部件。另外,轻稀土在Mg中的固溶度很低,有利于提高镁合金的导热性能,未来在与第五代移动通信技术相关的电子产品、基站、接入网络设备等的结构件上应用潜力很大。面向民用市场的轻稀土镁合金材料的应用开发,有助于促进稀土元素的平衡应用,解决La、Ce等高丰度稀土元素的积压问题,扩大稀土在新领域的应用,加快稀土产业转型升级,彰显稀土资源在我国高新技术产业中的战略价值和支撑作用。
Mg–Li合金的密度为1.35~1.65g/cm3,具有超轻高塑性特征,是一种超轻合金材料。美国已将Mg-Li合金应用于制造装甲输送车、航空和航天领域的非结构与次级结构件等。俄罗斯采用Mg–Li合金制成了航天器用的电器仪表件和外壳等零部件。日本把Mg-Li合金用于电子产品壳体和音响振膜等。我国近年来将Mg-Li合金应用于卫星仪表壳体件的制造中。在未来,随着研究的深入及技术的发展,超轻Mg-Li合金将会在航空、航天、汽车、计算机、通信和消费电子产品等领域有着更加深入广泛的应用。
目前,耐高温系镁合金已经在汽车发动机罩盖、缸体、引擎活塞及高速舱体等零部件上有着广泛应用。目前,各国研究者关于耐高温系镁合金的研究大部分还是聚焦于Mg、Al、Zn系的性能调控及稀土元素的合金化行为。其中,高温力学性能好的是以Mg-Gd系为代表的的镁稀土合金体系。目前亟需解决同步提高强度和塑性的问题,具体措施包括控制析出相形态分布、细化组织和降低杂质含量。另外,镁合金铸造性能应被重视,即合金设计时需综合考虑力学性能和铸造性能。就性能指标而言,强(强度>400MPa)耐热(使役温度>250℃)镁合金是目前国家亟需攻关的一类关键材料。随着技术不断地开发与发展,耐高温系镁合金将会在汽车动力系统部件、航天等对材料强度、耐高温能力及材料轻量化有着苛刻要求的领域中得到广泛应用。
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