鎂合金材料在近年來(lái)呈現(xiàn)出極具潛力的發(fā)展前景。隨著對(duì)輕量化和高性能材料需求的增加，鎂合金作為一種優(yōu)秀的選擇逐漸受到廣泛關(guān)注。

        首先，鎂合金具有極低的密度和優(yōu)良的機(jī)械性能，使其成為替代傳統(tǒng)重型金屬的理想選擇。它的比強(qiáng)度和比剛度接近鋁合金，但密度只有鋁合金的兩位數(shù)百分之一，因此可以有效降低結(jié)構(gòu)件的重量。這對(duì)于航空航天、汽車制造、軌道交通等領(lǐng)域具有重要意義，可以提高能源效率和減少碳排放。其次，鎂合金具有良好的可再生性和可循環(huán)利用性。鎂是地殼中豐富的元素，存在于海水和鹽湖等資源中。與鋁相比，鎂的開(kāi)采和提取過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單，能耗較低。同時(shí)，廢舊鎂合金材料可以進(jìn)行回收再利用，有效減少資源浪費(fèi)。此外，鎂合金還具有良好的導(dǎo)熱性、電磁屏蔽性和防腐蝕性，并且具備較高的抗震性能。這些特點(diǎn)使得鎂合金在電子設(shè)備、船舶建造、防腐工程等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。

        鎂合金一直在我國(guó)的高科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展中扮演著重要角色，細(xì)分領(lǐng)域里的應(yīng)用也十分廣泛，現(xiàn)在給大家介紹八種新型鎂合金材料。

(一)高性能稀土鎂輕質(zhì)結(jié)構(gòu)合金材料

        通過(guò)向普通鎂合金材料添加稀土，高性能稀土鎂輕質(zhì)結(jié)構(gòu)合金材料實(shí)現(xiàn)了顯著的優(yōu)勢(shì)，包括更高的強(qiáng)度、良好的韌性以及耐熱耐蝕性。這些重要特性解決了限制鎂合金材料廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵問(wèn)題，使其成為推動(dòng)我國(guó)航空、航天、汽車、軌道交通等領(lǐng)域輕量化發(fā)展的基礎(chǔ)材料。同時(shí)，我國(guó)擁有豐富的鎂、稀土資源，并且在合金成型和加工技術(shù)方面已經(jīng)非常成熟，這為稀土鎂合金輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料的市場(chǎng)應(yīng)用提供了巨大空間。我們已經(jīng)建立完整的稀土鎂合金輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料產(chǎn)業(yè)體系，實(shí)現(xiàn)了自給自銷的能力。

        對(duì)于高性能稀土鎂輕質(zhì)結(jié)構(gòu)合金材料，未來(lái)的市場(chǎng)需求主要集中在以下幾個(gè)方面：

        1. 開(kāi)發(fā)和推廣高性能的鎂稀土母合金以及短流程低成本的稀土鎂合金制備技術(shù)。

        2. 開(kāi)發(fā)面向各種應(yīng)用領(lǐng)域的新型高性能稀土鎂合金材料。

        3. 研發(fā)先進(jìn)的加工成型技術(shù)和配套設(shè)備，以提高生產(chǎn)效率和降低成本。

        4. 完善稀土綠色冶煉分離技術(shù)，并促進(jìn)其廣泛應(yīng)用。

        5. 進(jìn)行針對(duì)材料生命周期的系統(tǒng)研究，建立產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同發(fā)展平臺(tái)，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新。

        6.加快高性能稀土鎂輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用速度，在未來(lái)3到5年內(nèi)實(shí)現(xiàn)從軍用領(lǐng)域向民用領(lǐng)域的轉(zhuǎn)化，并逐漸擴(kuò)大市場(chǎng)規(guī)模。預(yù)計(jì)到2035年，該材料將取代普通鎂合金材料的比例達(dá)到30%。

(二)高強(qiáng)高導(dǎo)熱鎂合金材料

        在航空、航天、新一代武器裝備、高速列車和新能源汽車等領(lǐng)域的快速發(fā)展中，高功率密度電磁器件的數(shù)量和排布密度不斷增加，因此必須有效導(dǎo)出運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的熱量，以保證設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性，同時(shí)延長(zhǎng)器材的使用壽命。在輕量化的背景下，快速有效地導(dǎo)出器件所產(chǎn)生的熱量成為一項(xiàng)重要問(wèn)題。

        高強(qiáng)高導(dǎo)熱鎂合金材料及其制品的生產(chǎn)成套技術(shù)是支撐飛機(jī)、高速列車、汽車和電腦等散熱組件發(fā)展的先進(jìn)基礎(chǔ)材料和關(guān)鍵技術(shù)。它在輕量化裝備、提高系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性和使用壽命方面具有重要作用。預(yù)計(jì)到2035年，高強(qiáng)高導(dǎo)熱鎂合金材料將替代同類普通高導(dǎo)熱合金材料的使用量超過(guò)30%。

        傳統(tǒng)的高導(dǎo)熱金屬材料如銀(Ag)和銅(Cu)由于密度太大(分別約為10.5 g/cm3和8.9

g/cm3)、價(jià)格較高，難以滿足實(shí)際應(yīng)用需求。而鎂合金材料由于低密度的優(yōu)勢(shì)，是潛在的滿足應(yīng)用需求的材料體系之一。然而，常用的鎂合金的導(dǎo)熱系數(shù)與鋁合金相比仍存在明顯差距。因此，開(kāi)發(fā)導(dǎo)熱系數(shù)大于125

W/(m·K)的高強(qiáng)高導(dǎo)熱鎂合金材料及其制品的制備和加工技術(shù)成為該領(lǐng)域發(fā)展的主要方向。

(三)超高強(qiáng)鎂合金材料

        超高強(qiáng)度的鎂合金材料是支撐航空、航天、新一代武器裝備、高速列車以及新能源汽車等高端裝備不斷升級(jí)發(fā)展的關(guān)鍵基礎(chǔ)材料。我國(guó)在超高強(qiáng)度變形鎂合金的研發(fā)和應(yīng)用方面處于世界領(lǐng)先地位。然而，從進(jìn)一步擴(kuò)大鎂合金材料應(yīng)用的角度來(lái)看，現(xiàn)有的高強(qiáng)度鎂合金材料在比強(qiáng)度、比剛度、斷裂韌性以及性能穩(wěn)定一致性等方面仍存在明顯不足。這些不足限制了鎂合金材料在上述領(lǐng)域的應(yīng)用，并且制約了提高鎂合金終端產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力，成為當(dāng)前亟需解決的發(fā)展問(wèn)題。因此，超高強(qiáng)度鎂合金材料及其強(qiáng)韌化變形加工技術(shù)成為鎂合金領(lǐng)域發(fā)展的主要方向。預(yù)計(jì)到2035年，超高強(qiáng)度鎂合金材料將取代同類普通材料的比例將超過(guò)20%。

(四)Mg-Al 系、Mg-Zn 系、ZK 系鎂合金材料

        目前，鎂合金在多個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，其中一種常用的合金系列是Mg-Al系合金，特別是AZ91鎂合金，在鑄造過(guò)程中表現(xiàn)出工藝穩(wěn)定性、燒損較小，并且具有優(yōu)異的力學(xué)性能和高強(qiáng)度耐腐蝕性能。在變形鎂合金方面，Mg-Zn系合金得到廣泛應(yīng)用，這些合金在熱處理過(guò)程中表現(xiàn)出優(yōu)異的時(shí)效強(qiáng)化行為。在該系列中，ZM81合金展示出比Mg-Al合金更卓越的力學(xué)性能。另外，ZK系合金是Mg-Zn-Zr系鎂合金的代表，是目前最常用的變形鎂合金之一。ZK61鎂合金經(jīng)過(guò)高溫成形冷卻和人工時(shí)效處理后，抗拉強(qiáng)度可超過(guò)300

MPa，具有良好的塑性和耐腐蝕性能，同時(shí)也具備良好的加工性能，可以制造形狀復(fù)雜的大型鍛件。

(五)新型超塑性鎂合金材料

        新型超塑性鎂合金材料具有相對(duì)較低的生產(chǎn)成本和較高的利潤(rùn)，因此在鎂合金材料的生產(chǎn)和應(yīng)用中具備顯著的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。研究表明，我國(guó)開(kāi)發(fā)的新型超塑性鎂合金材料的性能指標(biāo)優(yōu)于日本生產(chǎn)的同類產(chǎn)品。這些材料具有高強(qiáng)度(抗拉強(qiáng)度>

350 MPa、屈服強(qiáng)度> 250

MPa)的室溫強(qiáng)度，并且在沖壓過(guò)程中具有出色的超塑性變形能力(中、低溫延伸率為100%~200%，高溫延伸率為700%~800%)。未來(lái)需要進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)這類材料的研究，為航空、航天技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展提供支持。

(六)新型高強(qiáng)高塑鑄造鎂合金材料

        鑄造鎂合金具備出色的鑄造性能、加工切削性能以及較高的比強(qiáng)度和比剛度等優(yōu)點(diǎn)。在航空和航天領(lǐng)域，這種材料已被廣泛應(yīng)用于制造飛機(jī)蒙皮、艙體、發(fā)動(dòng)機(jī)零件等結(jié)構(gòu)復(fù)雜且大體積薄壁的零件。隨著航空、航天、汽車、軌道交通等領(lǐng)域不斷發(fā)展，對(duì)輕型復(fù)雜結(jié)構(gòu)薄壁零件的需求日益旺盛。因此，開(kāi)發(fā)具有良好流動(dòng)性、優(yōu)異強(qiáng)度(抗拉強(qiáng)度

>300 MPa)和高塑性(伸長(zhǎng)率 >10%)的新型鑄造類鎂合金材料具有重要意義。

(七)超輕 Mg-Li 合金材料

        Mg–Li合金是一種超輕合金材料，其密度范圍為1.35~1.65

g/cm3，并具有超輕高塑性的特點(diǎn)。美國(guó)已經(jīng)開(kāi)始將Mg-Li合金應(yīng)用于制造裝甲輸送車、航空和航天領(lǐng)域的非結(jié)構(gòu)與次級(jí)結(jié)構(gòu)件等。俄羅斯則采用Mg–Li合金制造航天器的電器儀表件和外殼等零部件。日本將Mg-Li合金用于電子產(chǎn)品殼體和音響振膜的制造。我國(guó)近年來(lái)也開(kāi)始將Mg-Li合金應(yīng)用于衛(wèi)星儀表殼體件的制造中。

        隨著研究的深入和技術(shù)的發(fā)展，可以預(yù)見(jiàn)未來(lái)超輕Mg-Li合金將在航空、航天、汽車、計(jì)算機(jī)、通信和消費(fèi)電子產(chǎn)品等領(lǐng)域得到更加廣泛和深入的應(yīng)用。

(八)高性能新型鎂基復(fù)合材料

        常見(jiàn)的鎂合金材料存在一些問(wèn)題，比如絕對(duì)強(qiáng)度不高、剛度較低、耐磨性和抗蠕變性較差等，這限制了它們?cè)谀承┙Y(jié)構(gòu)件和高溫環(huán)境下的應(yīng)用。為了有效解決這些問(wèn)題，可以通過(guò)添加顆粒、晶須或纖維等增強(qiáng)體來(lái)改善材料性能。通過(guò)選擇不同類型、形狀、尺寸和含量的增強(qiáng)體，可以有效地調(diào)節(jié)鎂基復(fù)合材料的各項(xiàng)性能，以滿足實(shí)際應(yīng)用需求。目前，大多數(shù)鎂基復(fù)合材料采用粉末冶金方法制備小尺寸構(gòu)件，而產(chǎn)業(yè)界迫切需要解決的問(wèn)題是如何高質(zhì)量、高效地制備大規(guī)格的鎂基復(fù)合材料。

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