浅谈镁合金的应用领域和社会价值

浅谈镁合金的应用领域和社会价值

镁合金作为最轻的工程金属材料，被誉为“21世纪的绿色工程材料”，强度高、耐冲击、散热好、尺寸稳定和弹性模量大，承受冲击载荷能力比铝合金强。镁合金的应用领域十分广泛，如交通运输、电子工业、军工等领域。尤其在航空航天、轨道交通、电子产品、生物医用、自行车、建筑装饰等领域应用前景广阔，已经成为未来新型材料的发展方向之一。

镁合金应用领域

航空航天

从20世纪开始，镁合金就在航空航天领域得到应用。镁合金可以大大改善飞行器的气体动力学性能并能明显减轻其结构重量，因此，许多部件用镁合金制作。一般航空用镁合金主要是板材和挤压型材，少部分是铸件。经过先进的加工技术处理过的镁合金，拥有着耐高温、耐腐蚀等超强属性，被广泛应用在飞机、发动机、导弹等关键部位的制作上。随着镁合金生产技术的发展，性能会不断提高，应用范围也会不断扩大。

高速列车

凭借着速度快、能耗低、环境舒适的设计特点，高铁在现代运输手段中占据着极其重要的位置。为了保证这些方面特性的优化，列车轻量化是非常必要的技术，镁合金自然担起了这份重任。目前，法国、日本、中国等多个国家的高铁，已经在大量使用镁合金制作零部件，成

为了高速列车轻量化的关键材料。

汽车零件

镁合金已被发达国家广泛用于汽车仪表板、座椅支架、变速箱壳体、方向操纵系统部件、发动机罩盖、车门、发动机缸体、框架等零部件上。用镁合金制造汽车零部件，可以显著减轻车重，降低油耗，减少尾气排放量，提高零部件的集成度，提高汽车设计的灵活性等。通常汽车自重每减轻10%，燃油效率可提高5.5%，废气排放相应减少。随着技术的发展，镁合金在汽车领域的应用范围会更广。

电子产品

镁合金具有优异的薄壁铸造性能，其压铸件的壁厚可达0.6~1.0mm，并保持一定的强度、刚度和抗撞能力，这非常有利于产品超薄、超轻和微型化的要求。另外，镁合金还具有防震、抗磨损及可屏蔽电磁波的特殊功能。三星新推出的Notebook 9（2018）系列笔记本电脑中使用镁合金，以后也将用于三星旗下的手机、可穿戴设备，将使这些设备更轻、更坚固。

军工装备

军事装备中使用镁合金可以提高结构件强度，减轻装备重量，提高武器命中率，例如掩体支架、迫击炮底座和导弹等。随着镁合金研究的深入及材料性能的提高, 镁合金在兵器中的应用会越来越多。

生物医用

镁合金容易加工成形，并且具有优良的综合力学性能以及独特的生物降解功能，而镁又是人体所必需的宏量金属元素之一，因此镁合金是医用金属材料的不二选择。多孔镁组织工程支架、血管内支架以及骨植入材料。

下图为镁合金骨植入器件

绿色，环保，可持续发展的主旋律下，

以轻质和可回收使用为应用特点的镁合金，日益成为现代工业产品的理想材料，镁合金行业也将会随着下游产品领域的广泛化和需求的扩张化，迎来飞速的发展和提升。

镁合金的应用领域

无论是在国内还是在国外，镁的应用主要集中在铝合金生产、压铸生产、炼钢脱硫三大领域，还用在稀土合金、金属还原及其他领域。

由于镁的密度小，比强度高，并能与铝、铜、锌等金属构成高强度合金，因此，镁是重要的合金元素。世界上镁的最大消费领域是作铝合金添加元素，原镁与原铝的消费比率约为0.4%。

世界主要地区原镁消费中，压铸占35%。在镁压铸生产行业中，北美、拉美、西欧用量最多，因为汽车制造业促进了市场对镁需求量的增长。有关统计数字表明，在过去10年里，镁合金压铸件在汽车上的使用量上升了15%左右，而且这种发展趋势还会继续。

欧美、俄罗斯等地区和国家的不少钢厂都采用镁脱硫。世界主要地区原镁消费中，炼钢脱硫占总量的15.70%。使用镁粒的脱硫效果比碳化钙好，虽然镁的价格比碳化钙高，但其用量仅为碳化钙的1/6—1/7，镁脱硫总费用较碳化钙经济。一般来说，吨钢消耗镁粒0.4—0.5公斤，脱硫后含硫量0.001—0.005%。

使用镁牺牲阳极进行阴极保护，是一种有效的防止金属腐蚀的方法，镁牺牲阳极具有以下特点：防腐性能好、不需外加直流电源、安装后自动运行、不需维护、占地面积少、工程费用低、与外界环境不发生任何干扰。镁牺牲阳极广泛用于石油管道、天燃气、煤气管道和储罐；港口、船舶、海底管线、钻井平台；机场、停车场、桥梁、发电厂、市政建设、水处理厂、石化工厂、冶炼厂、加油站的腐蚀防护以及热水器、换热器、蒸发器、锅炉等设备。

在人体细胞内，镁是第二重要的阳离子，它能激活体内多种酶抑制神经异常兴奋性，维持核酸结构的稳定性，参与体内蛋白质的合成、肌肉收缩及体温调节。近代研究证实，动脉硬化、心脑血管病、高血压、糖尿病、白内障、妇女痛经、骨质疏松、抑郁症均与缺镁有关。镁在医药领域的应用越来越受重视。

镁合金型材镁合金挤压型材

是指通过卧式挤压机，将金属棒坯用推力从模具中挤出成型，可挤出外观尺寸与产品实际尺寸而省去再加工的麻烦；镁及镁合金挤压工艺由以下指标确定: 挤压方法、铸锭尺寸、温度范围、挤压速度、挤压系数、接触摩擦的形式、力能参数以及模孔形状以及镁合金的相图、再结晶图、塑性变形图等，通过反复试验对比和大量生产统计数据的分析后，选择并确定最佳工艺参数，以保证挤压过程高产、优质、低成本和高效益地顺利进行。可根据镁合金品种、产品形状与规格、挤压条件等选择合适的挤压工艺。

镁合金型材挤压特点

镁及镁合金的挤压工艺与铝合金的挤压工艺大致相同，主要的区别有以下几点:

(1) 加热方式: 镁合金只允许在空气电阻炉中加热; 而铝合金可在空气电阻炉或感应炉中加热。

(2) 挤压温度: 镁合金挤压温度稍低，为防止镁锭燃烧，各种镁合金允许加热的最高温度为470℃; 而铝合金的最高加热温度可达到550℃。

(3) 挤压速度: 镁合金挤压速度最高可达20 m /min，比硬铝合金的快，但仅为软铝合金挤压速度的1 /3 左右。

(4) 模具尺寸: 镁合金热挤压材的收缩率比铝合金的大，而且模具承受的变形抗力大，模具设计时要求承受更大的挤压力，并千方百计减少金属挤压时的变形抗力。

(5) 张力拉矫: 镁合金挤压材要在加热到100℃～200℃条件下拉矫，这需要专用设备; 而铝合金挤压材可在室温拉矫。

镁合金挤压型材应用

(1）壳体类。如离合器壳体、阀盖、仪表板、变速箱体、曲轴箱、发动机前盖、气缸盖、空调机外壳等。(2）支架类。如方向盘、转向支架、刹车支架、座椅框架、车镜支架、分配支架。

(3)镁合金散热器型材镁合金LED支架镁合金户外用品镁合金打火石镁合金婴儿车管件镁合金无人机支架等。

根据有关研究，汽车所用燃料的60%是消耗于汽车自重，汽车自重每减轻10%，其燃油效率可提高5%以上；汽车自重每降低100 kg，每百公里油耗可减少0.7 L左右，每节约1 L燃料可减少CO2排放2.5 g，年排放量减少30%以上。所以减轻汽车重量对环境和能源的影响非常大，汽车的轻量化成必然趋势。

手机电话，笔记本电脑上的液晶屏幕的尺寸年年增大，在它们的枝撑框架和背面的壳体上使用了镁合金。

虽然镁合金的导热系数不及铝合金，但是，比塑料高出数十倍，因此，镁合金用于电器产品上，可有效地将内部的热散发到外面。

在内部产生高温的电脑和投影仪等的外壳和散热部件上使用镁合金。电视机的外壳上使用镁合金可做到无散热孔。

电磁波屏蔽性：镁合金的电磁波屏蔽性能比在塑料上电镀屏蔽膜的效果好，因此，使用镁合金可省去电磁波屏蔽膜的电镀工序。

在硬盘驱动器的读出装置等的振动源附近的零件上使用镁合金。若在风扇的风叶上使用镁合金，可减小振动达到低骚音。此外，为了在汽车受到撞击后提高吸收冲击力和轻量化，在方向盘和坐椅上使用镁合金。

镁合金的8大优势和应用领域

镁合金作为航空航天领域的重要材料，一直应用于飞机制造等高科技行业；友盟鑫公司通过

技术研发，将这款材料应用于LED显示屏箱体制造中，取得了革命性的成果，在LED显示屏箱体上实现了产品的更新换代，解决了目前采用铁·铝箱体的所有潜在问题，全面提升了LED显示屏铸造箱体的产品品质和技术水平。

8大优势

重量超轻：镁合金对比铁·铝产品，密度更小；镁合金箱体与铝合金箱体重量同比减少45%；体积超薄：镁合金箱体厚度更薄，外观色彩真实，显示屏组装后整体效果更美观上档次；

精度超高：箱体经CNC加工后，精度更高，尺寸稳定性好，且箱体定位设计独特，可无缝拼接，显示屏整体效果更平整如一；

可靠性超强：产品硬度更高，能够比铝合金承受更大的重量；

散热性超好：良好的散热性能，有效保护模组电路；

安装超便捷：仅需20秒安装拆卸；通过独特设计，快捷锁安装拆卸装置，极大提升了显示屏的安装拆卸速度；

通用性超强：可以按照任意套件进行孔位加工，室内室外通用；

屏蔽性超好：和其他常规材料相比，具备更好的防辐射防干扰能力，保证了显示屏的正常运行；

镁合金的应用领域

1、航空航天领域

结构减重和结构承载与功能一体化是飞机机体结构材料发展的重要方向。镁由于其低密度、高比强度的特性使得其很早就在航空工业上得到应用。航空材料减重带来的经济效益和性能的改善十分显著，商用飞机与汽车减重相同重量带来的燃油费用节省，前者是后者的近100倍。而战斗机的燃油费用节省又是商用飞机的近10倍，更重要的是其机动性能改善可以极大提高其战斗力和生存能力。正因为如此，航空工业才会采取各种措施增加镁合金的用量。

2、军事领域

镁合金重量轻、比强度和刚度好、减振性能好、电磁干扰屏蔽能力强等特点能满足军工产品对减重、吸噪、减震、防辐射的要求。

3、汽车领域

镁合金用作汽车零部件通常表现为以下优点：

1）提高燃油经济性综合标准，降低废气排放和燃油成本，据测算，汽车所用燃料的60%消耗于汽车自重，汽车每减重10%，耗油将减少8%-10%;

2）重量减轻可以增加车辆的装载能力和有效载荷，同时还可改善刹车和加速性能;

3）可以极大改善车辆的噪音、振动现象。

4、摩托车领域

50多年来，经过不断的技术革新，镁合金在摩托车上的应用也不断在广度和深度上进行扩展，应用车型从赛车扩展到运动型摩托、轻便型摩托、概念型摩托，覆盖欧美日十几种主要摩托车品牌，镁合金应用部件涵盖动力系统，传动系统以及各种摩托车附件四十余种，其中仅英国的Dymay轮毂就应用多达400种车型。国内摩托车镁合金的应用尚属空白，重庆隆鑫率先试制出型号为LXl50的“镁合金绿色概念摩托车”，在国内引起了广泛的关注，所采用的12个零部件如今已有3个实现了规模化生产。

5、3C领域

3C产品——Computer，Communication，Consum·erElectronicProduct（计算机类、通讯类、消费类电子产品）是当今全球发展最快的产业，数字化技术导致了各类数字化产品的不断涌现。镁合金3C产品最早出现于日本，1998年，日本厂商开始在各种可携式商品（如PDA.手机等）采用镁合金材质，如今运用镁合金最普遍的3C产品是笔记本电脑，也是由日本Sony 公司率先推出的。在3C产品朝着轻、薄、短、小方向发展趋势的推动下，近年来镁合金的应用得到了持续增长。