關(guān)于如何推動(dòng)我國(guó)鎂產(chǎn)業(yè)發(fā)展的對(duì)策與建議
發(fā)布日期:2023-08-29 瀏覽次數(shù):562
(一)強(qiáng)化頂層設(shè)計(jì),加快制定國(guó)家鎂發(fā)展戰(zhàn)略我國(guó)是鎂資源大國(guó),也是鎂及鎂合金生產(chǎn)大國(guó)。
鎂是我國(guó)唯一具有國(guó)際話語(yǔ)權(quán)的金屬材料品種。目前,我國(guó)鎂行業(yè)規(guī)劃缺乏國(guó)家戰(zhàn)略支撐,沒(méi)有從國(guó)家資源能源戰(zhàn)略高度和國(guó)際競(jìng) 爭(zhēng)角度來(lái)審視鎂的重要地位。金屬鎂的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)缺乏來(lái)自國(guó)家層面的有效協(xié)調(diào)和科學(xué)組織,產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟缺失,行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不完善,沒(méi)有多層次高水平的行業(yè)服務(wù)平臺(tái),缺少領(lǐng)軍企業(yè)。
為打破技術(shù)開(kāi)發(fā)和推廣應(yīng)用瓶頸,加快鎂合金材料在各領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用,從而為制造 業(yè)減重、更好實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排,從國(guó)家層面加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)非常重要。建議國(guó)家相關(guān)部門制定國(guó)家鎂發(fā)展戰(zhàn)略,以原鎂冶煉、加工聚集區(qū)為重點(diǎn),按區(qū)域籌建多個(gè)各具特色的國(guó)家級(jí)鎂產(chǎn)業(yè)協(xié)同創(chuàng)新示范基地,輔以政策支持、資金保障等配套措施,科學(xué)制定各區(qū)域的發(fā)展路線圖。
(二)出臺(tái)政策法規(guī),加強(qiáng)引導(dǎo)我國(guó)鎂產(chǎn)業(yè)健康快速發(fā)展鎂產(chǎn)量在10種常用有色金屬中排行第五,屬較大的有色金屬品種。
與銅、鋁、鉛、鋅等大宗有色金屬品種相比,產(chǎn)量規(guī)模較小、只有百萬(wàn)噸級(jí),企業(yè)所有制結(jié)構(gòu)單一,絕大部分為民營(yíng)企業(yè)。鎂產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域多,盡管當(dāng)前金屬鎂下游加工應(yīng)用開(kāi)發(fā)起步較晚,但產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景廣闊、深加工潛力巨大。
建議國(guó)家出臺(tái)相關(guān)政策鼓勵(lì)引導(dǎo)和吸引更多的企業(yè),特別是國(guó)有大型企業(yè)在鎂行業(yè)加大 資金投入,擴(kuò)大鎂合金行業(yè)整體規(guī)模。出臺(tái)相關(guān)優(yōu)惠政策鼓勵(lì)相關(guān)行業(yè)使用鎂合金,如汽車工業(yè)、摩托車工業(yè)、電動(dòng)自行車工業(yè)和電子3C產(chǎn)業(yè)等,刺激鎂合金的消費(fèi),加快提高鎂合金的生產(chǎn)應(yīng)用水平,促使我國(guó)鎂產(chǎn)業(yè)從以初級(jí)產(chǎn)品為主向高附加值的深加工產(chǎn)品為主轉(zhuǎn)變。
(三)建立國(guó)家級(jí)技術(shù)創(chuàng)新平臺(tái),加強(qiáng)“卡脖子”環(huán)節(jié)鎂合金材料和產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)。
近十年來(lái),國(guó)內(nèi)外鎂及鎂合金產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)應(yīng)用和技術(shù)創(chuàng)新一直在迅速地向前發(fā)展,鎂合金產(chǎn)品由于其特有的性能特點(diǎn)而受到了各行業(yè)的廣泛關(guān)注,應(yīng)用范圍越來(lái)越廣,用量也越來(lái)越大,傳統(tǒng)的新產(chǎn)品調(diào)研、設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)、應(yīng)用、銷售的實(shí)物開(kāi)發(fā)生產(chǎn)周期已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足鎂合金產(chǎn)品對(duì)市場(chǎng)快速響應(yīng)的需求。因此,引入高科技的現(xiàn)代制造技術(shù),強(qiáng)化鎂合金材料與產(chǎn)品應(yīng)用的共性關(guān)鍵技術(shù)研發(fā),縮短新材料和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和制造周期、降低成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量,已成為鎂合金材料快速發(fā)展和產(chǎn)品大規(guī)模推廣應(yīng)用的關(guān)鍵所在。建議建立鎂合金及其輕量化應(yīng)用的國(guó)家技術(shù)創(chuàng)新中心,建立包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)、替換設(shè)計(jì)平臺(tái)和虛擬技術(shù)平臺(tái)在內(nèi)的鎂合金設(shè)計(jì)制造產(chǎn)品開(kāi)發(fā)平臺(tái),從而集聚國(guó)內(nèi)外優(yōu)秀人才、集中國(guó)內(nèi)外優(yōu)勢(shì)資源,搭建世界領(lǐng)先的鎂合金產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)及生產(chǎn)應(yīng)用技術(shù)開(kāi)發(fā)公共服務(wù)平臺(tái),為我國(guó)乃至世界鎂產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供技術(shù)支撐。
(四)積極推進(jìn)鎂合金的基礎(chǔ)研究鎂合金基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題研究的缺乏,已成為阻礙鎂合金廣泛應(yīng)用的瓶頸。
鎂及鎂合金基礎(chǔ) 研究領(lǐng)域跟不上技術(shù)的發(fā)展,嚴(yán)重制約了鎂合金的進(jìn)一步發(fā)展,導(dǎo)致其應(yīng)用還只集中在特定的幾個(gè)領(lǐng)域。需要集中力量加強(qiáng)以下基礎(chǔ)研究:
1. 鎂合金相圖和材料基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與鋼、鋁相比,鎂合金相圖研究嚴(yán)重滯后,缺少系統(tǒng)的 二元、三元和多元相圖研究,特別是多元變溫縱截面相圖研究嚴(yán)重缺失;此外,鎂合金的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中,還缺少二元、三元和多元系統(tǒng)的熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)以及擴(kuò)散系數(shù)、相變動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)。
2. 鎂合金強(qiáng)韌化機(jī)理研究鎂合金的絕對(duì)強(qiáng)度相對(duì)較低,極大地限制了鎂合金的應(yīng)用。目前,鎂合金主要應(yīng)用于汽車方向盤、中控支架、儀表盤支架、座椅骨架、電池包殼體等非主承力結(jié)構(gòu)件,飛機(jī)上的應(yīng)用也主要以機(jī)匣等殼體件為主。鎂合金強(qiáng)化機(jī)制認(rèn)識(shí)的缺乏,導(dǎo)致提高鎂合金強(qiáng)度只能停留在晶粒細(xì)化、微合金化、復(fù)合材料強(qiáng)化等簡(jiǎn)單工藝方面。因此,必須加強(qiáng)鎂合金強(qiáng)韌化機(jī)理的研究,突破新型強(qiáng)化機(jī)理和新型強(qiáng)化相,從而更有效地設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)高強(qiáng)韌鎂合金。
3. 鎂合金塑性變形理論研究鎂合金的晶體結(jié)構(gòu)空間對(duì)稱性較低,可動(dòng)滑移系少,塑性較差,變形產(chǎn)品基面織構(gòu)較強(qiáng),導(dǎo)致變形鎂合金應(yīng)用受到很大限制。十多年來(lái),在國(guó)家和地方科技計(jì)劃持續(xù)支持下,重慶大學(xué)與相關(guān)單位通過(guò)產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合開(kāi)發(fā),研制出了寬幅大型中空薄壁鎂合金型材和寬幅鎂合金板材,在世界上處于領(lǐng)先水平。山西銀光華盛鎂業(yè)聯(lián)合重慶大學(xué)建立了世界上第一條年產(chǎn)5000t以上鎂合金擠壓板材的生產(chǎn)線。但是這些鎂合金的塑性加工效率還無(wú)法與鋁合金相比,在成型技術(shù)領(lǐng)域還存在“卡脖子”問(wèn)題,為了促使鎂合金塑性加工獲得更大的發(fā)展,擴(kuò)大鎂合金的應(yīng)用領(lǐng)域,提高鎂合金的附加值,必須加強(qiáng)鎂合金塑性變形理論研究。
4. 鎂合金腐蝕與防護(hù)研究鎂的電極電位低,化學(xué)性質(zhì)活潑,導(dǎo)致鎂合金產(chǎn)品容易腐蝕,同時(shí),表面氧化膜存在固有孔隙使侵蝕性介質(zhì)直接與基體接觸,基體極易腐蝕而使保護(hù)涂層從內(nèi)部被破壞,而失去保護(hù)作用,這已成為鎂合金零件失效的原因之一并阻礙鎂合金的進(jìn)一步擴(kuò)大應(yīng)用。為此,一方面要加強(qiáng)鎂合金腐蝕機(jī)理研究,尋求提高鎂合金自身耐腐蝕性能的新原理新方法,另一方面應(yīng)大力發(fā)展低成本表面處理技術(shù)與裝備,對(duì)鎂合金表面實(shí)施更加有效的防護(hù)處理。
(五)發(fā)展鎂合金產(chǎn)業(yè)技術(shù)、推動(dòng)產(chǎn)品擴(kuò)大應(yīng)用。
1. 提高原鎂冶煉技術(shù),增強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力經(jīng)過(guò)多年發(fā)展,我國(guó)鎂冶煉技術(shù)工藝有了較大提升,如豎罐技術(shù)的應(yīng)用和推廣,從能耗和產(chǎn)量來(lái)看都較橫罐有更大優(yōu)勢(shì),但面對(duì)新形勢(shì)、新要求,鎂冶煉技術(shù)工藝發(fā)展仍較為滯后,機(jī)械化、自動(dòng)化水平還需提升,工況條件需更好地改善。
多年來(lái),一些高等院校、科研院所在探索冶煉新技術(shù)、現(xiàn)有工藝技術(shù)提升等方面做了大量卓有成效的工作,但這些工作大多較為獨(dú)立,缺乏有效的聯(lián)合和協(xié)同。需要進(jìn)一步加強(qiáng)行業(yè)引導(dǎo)和協(xié)調(diào),整合行業(yè)資源和技術(shù),有效提升行業(yè)機(jī)械化、自動(dòng)化水平,增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力,推動(dòng)行業(yè)冶煉技術(shù)進(jìn)步,適應(yīng)時(shí)代發(fā)展新要求。同時(shí),應(yīng)借鑒其他行業(yè)先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn),推動(dòng)現(xiàn)有冶煉技術(shù)實(shí)現(xiàn)突破。
2. 加強(qiáng)重點(diǎn)產(chǎn)品研發(fā),擴(kuò)大市場(chǎng)應(yīng)用鎂合金產(chǎn)品應(yīng)用規(guī)?;擎V產(chǎn)業(yè)發(fā)展壯大的必要條件。進(jìn)一步加強(qiáng)鎂合金材料及應(yīng)用研發(fā),加快科技成果向產(chǎn)品轉(zhuǎn)換。支持發(fā)展?jié)摿Υ?、帶?dòng)力強(qiáng)的重點(diǎn)產(chǎn)品首先突破。依據(jù)行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和市場(chǎng)需求發(fā)展趨勢(shì),鎂合金輪轂、大型構(gòu)件、寬幅薄板和擠壓材是值得重點(diǎn)關(guān)注的產(chǎn)品。
3. 加強(qiáng)鎂基儲(chǔ)能材料等前沿新材料發(fā)展組織行業(yè)資源,加強(qiáng)鎂作為儲(chǔ)氫材料的研發(fā)為今后產(chǎn)業(yè)化準(zhǔn)備。把開(kāi)發(fā)氫能作為人類未來(lái)能源的重要發(fā)展方向之一已逐漸形成共識(shí),金屬儲(chǔ)氫是安全且高效的方式,在儲(chǔ)氫合金中,鎂基儲(chǔ)氫合金被廣泛認(rèn)為是最有發(fā)展前途的儲(chǔ)氫材料之一。鎂作為儲(chǔ)氫材料具有密度小、儲(chǔ)氫容量高、價(jià)格低廉、儲(chǔ)量豐富等顯著特點(diǎn),關(guān)鍵技術(shù)一旦取得突破,金屬鎂極有希望成為未來(lái)主要的儲(chǔ)氫材料。鎂的潛在需求不可估量,應(yīng)組織行業(yè)力量加強(qiáng)研發(fā),為鎂產(chǎn)業(yè)打開(kāi)下一個(gè)規(guī)?;瘧?yīng)用方向。
鎂電池具有能量密度高、環(huán)境友好、安全性更高等優(yōu)點(diǎn),未來(lái)應(yīng)用潛力十分巨大,若開(kāi)發(fā)成功將是能源領(lǐng)域的顛覆式發(fā)展。
(六)加快推進(jìn)鎂合金牌號(hào)和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化。
目前,全世界的鋁合金的牌號(hào)有350余種,其熱處理狀態(tài)數(shù)量更加龐大,因此在應(yīng)用鋁合金時(shí)有大量可供選擇的余地。而全世界的鎂合金牌號(hào)僅幾十種,其熱處理狀態(tài)更少,因此可供選用的鎂合金材料太少,在很大程度上阻礙了鎂的應(yīng)用。2017年,全國(guó)有色金屬標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)發(fā)布新的鎂合金國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào),重慶大學(xué)國(guó)家鎂合金材料工程技術(shù)研究中心等單位近幾年發(fā)展的40多種新型鎂合金已正式成為國(guó)家牌號(hào)合金,為今后鎂合金的發(fā)展和應(yīng)用打下了很好的基礎(chǔ)。
另外,目前我國(guó)鎂合金標(biāo)準(zhǔn)體系還需要進(jìn)一步完善,由于這些標(biāo)準(zhǔn)制定時(shí)大部分在 20世紀(jì)80年代中期,隨著生產(chǎn)這些產(chǎn)品的技術(shù)和工藝的發(fā)展,有些標(biāo)準(zhǔn)已不太適應(yīng)當(dāng)前的生產(chǎn)實(shí)際,同時(shí)隨著新產(chǎn)品的研究與開(kāi)發(fā),也有一些產(chǎn)品存在無(wú)標(biāo)生產(chǎn)的狀態(tài)。近年來(lái),我國(guó)鎂工業(yè)有了很大發(fā)展,鎂品種增多,盡管在國(guó)家鎂合金材料工程技術(shù)研究中心等單位的努力下,國(guó)家鎂合金產(chǎn)品完整的標(biāo)準(zhǔn)格局已基本形成,但仍然有一些標(biāo)準(zhǔn)不能適應(yīng)生產(chǎn)和貿(mào)易的需求,需要進(jìn)一步完善。
為了使我國(guó)從金屬鎂生產(chǎn)大國(guó)變成應(yīng)用大國(guó),從入口大國(guó)變成出口強(qiáng)國(guó),有必要花大力氣來(lái)完善我國(guó)的鎂標(biāo)準(zhǔn)體系。首先,各方要正視我國(guó)鎂標(biāo)準(zhǔn)目前存在的問(wèn)題,充分重視鎂標(biāo)準(zhǔn)工作。國(guó)家有關(guān)部門要鼓勵(lì)和引導(dǎo)鎂工業(yè)的發(fā)展,具體到鎂標(biāo)準(zhǔn)體系的完善上,應(yīng)該從項(xiàng)目和經(jīng)費(fèi)保障上予以重點(diǎn)考慮。其次,要做好規(guī)劃,總體統(tǒng)籌和分步推進(jìn)鎂標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)。再次,要積極學(xué)習(xí)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn),盡量參照采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn),制定和完善我國(guó)的鎂合金及鎂合金產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。在減少工作量的同時(shí),還可減少貿(mào)易技術(shù)壁壘,有利于產(chǎn)品出口。可喜的是重慶大學(xué)已成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織鎂及鎂合金技術(shù)委員會(huì)主席單位,對(duì)今后國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制定和推動(dòng)我國(guó)先進(jìn)鎂合金牌號(hào)走向世界具有非常積極的作用。
(七)推動(dòng)更廣泛的國(guó)際合作與交流。
歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)在鎂合金產(chǎn)業(yè)化方面已經(jīng)具有了相當(dāng)?shù)囊?guī)模。無(wú)論是技術(shù)本身,還是組織實(shí)施政府攻關(guān)計(jì)劃,都積累了豐富的經(jīng)驗(yàn),值得我們認(rèn)真加以研究、借鑒和吸收。例如,德國(guó)在汽車壓鑄件的理論研究和應(yīng)用方面、日本在阻燃鎂合金以及表面處理與涂裝技術(shù)方面、俄羅斯在高強(qiáng)鎂合金發(fā)展和規(guī)模應(yīng)用方面、英國(guó)在生物醫(yī)用鎂合金方面、美國(guó)在軍事領(lǐng)域和汽車行業(yè)均具有世界水平的先進(jìn)技術(shù),可以組織國(guó)內(nèi)對(duì)口單位開(kāi)展多種形式的合作,縮短差距。
我國(guó)在重慶大學(xué)已組建了國(guó)家級(jí)國(guó)際合作聯(lián)合研究中心(科技部和外國(guó)專家局于2008年批準(zhǔn)),近幾年在強(qiáng)化國(guó)際合作、提升我國(guó)鎂合金國(guó)際影響力等方面做出了大量的工作,已成為Elsevier出版社Journal of Magnesium and Alloys(JCR 一區(qū)期刊,國(guó)家領(lǐng)軍期刊)的主編單位、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化組織鎂及鎂合金技術(shù)委員會(huì)主席單位和國(guó)際品牌鎂合金會(huì)議的組織單位。國(guó)家應(yīng)該強(qiáng)化對(duì)國(guó)內(nèi)一些重點(diǎn)單位國(guó)際科技合作的支持。
(八)積極組建產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同創(chuàng)新體。
重慶大學(xué)已成為教育部批準(zhǔn)的唯一一個(gè)和鎂合金推廣應(yīng)用密切相關(guān)的國(guó)家級(jí)協(xié)同創(chuàng)新中心—重慶自主品牌汽車協(xié)同創(chuàng)新中心。該中心把鎂合金的推廣應(yīng)用作為重點(diǎn)研發(fā)內(nèi)容開(kāi)展協(xié)同創(chuàng)新,聯(lián)合了長(zhǎng)安汽車、中國(guó)汽研、西南鋁業(yè)、重慶理工大學(xué)等國(guó)內(nèi)知名企業(yè)和研究院所。中心以我國(guó)自主品牌汽車的輕量化發(fā)展重大需求為牽引,構(gòu)建“基礎(chǔ)研究——應(yīng)用研究——成果產(chǎn)業(yè)化”的一體化創(chuàng)新研發(fā)體系,以重慶大學(xué)的鎂合金技術(shù)力量為技術(shù)支撐,積極推進(jìn)以鎂合金為代表的輕量化材料在汽車上的規(guī)?;瘧?yīng)用,滿足我國(guó)節(jié)能減排工程的重大需求。目前,長(zhǎng)安汽車公司聯(lián)合重慶大學(xué)國(guó)家鎂合金工程中心和重慶博奧鎂鋁金屬有限公司等單位共同對(duì)長(zhǎng)安CVⅡ車型進(jìn)行了鎂合金零部件的開(kāi)發(fā)綜合應(yīng)用,共開(kāi)發(fā)12種零部件,用鎂總重量20.1kg,其零部件全部通過(guò)了相關(guān)機(jī)構(gòu)的性能檢測(cè)及路試,已小規(guī)模投入生產(chǎn)。由此可見(jiàn),通過(guò)組建產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同創(chuàng)新體,極大推動(dòng)了鎂合金的應(yīng)用。