我國(guó)積極開(kāi)展了鎂合金材料的研制工作,在稀土鎂合金、大尺寸鑄棒、大型復(fù)雜件的工程技術(shù)方面取得重要突破,研制的部分高強(qiáng)鎂合金大尺寸復(fù)雜鑄件、高強(qiáng)耐熱鎂合金大規(guī)格擠壓型材/鍛件等達(dá)到世界水平。具體來(lái)看,2019年,南京云海特種金屬股份有限公司在技術(shù)研發(fā)和生產(chǎn)整合方面取得重大進(jìn)展,生產(chǎn)的鍛造鎂合金輪轂在汽車(chē)主機(jī)企業(yè)得到應(yīng)用。上海交通大學(xué)輕合金精密成型研究中心開(kāi)發(fā)了新型輕質(zhì)鎂稀土合金材料,成功應(yīng)用于直升機(jī)關(guān)鍵復(fù)雜承力部件,輕量化效果顯著,并已實(shí)現(xiàn)批量穩(wěn)定制造,填補(bǔ)了我國(guó)新一代直升機(jī)用高強(qiáng)耐熱鎂合金材料空白。重慶大學(xué)國(guó)家鎂合金材料工程技術(shù)研究中心研制出AT、AE、VW系列等40多種新型鎂合金,其中有16種合金成為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào),十幾種合金得到工程應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化推廣。東北大學(xué)開(kāi)發(fā)了大規(guī)格鎂合金扁鑄錠生產(chǎn)技術(shù),目前能夠生產(chǎn)大截面為1450mm×400mm的鎂合金大扁錠;開(kāi)發(fā)了鎂合金寬幅板帶卷軋制成套技術(shù),已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。中南大學(xué)和長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所等單位開(kāi)發(fā)出高強(qiáng)高韌稀土鎂合金、壓鑄鎂合金和稀土鎂合金批量生產(chǎn)技術(shù),成功應(yīng)用于航空、航天、軍工、汽車(chē)、電子產(chǎn)品等領(lǐng)域,大幅降低了稀土鎂合金產(chǎn)品的成本,提升了市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力,填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域的空白。
我國(guó)鎂合金材料產(chǎn)業(yè)起步晚、底子薄,在應(yīng)用上整體仍處于產(chǎn)業(yè)鏈和價(jià)值鏈的中低端。同時(shí),相關(guān)戰(zhàn)略政策的執(zhí)行率較低,關(guān)鍵工藝技術(shù)與國(guó)外差距較大,設(shè)備大多依靠進(jìn)口。研發(fā)所需的技術(shù)和設(shè)備常受?chē)?guó)外出口限制,使得鎂合金材料的研發(fā)面臨困難,尤其是許多核心材料的研發(fā)舉步維艱、性能提升緩慢、產(chǎn)能也嚴(yán)重不足。另外,相關(guān)企業(yè)研發(fā)、生產(chǎn)和服務(wù)的智能化水平較低,標(biāo)準(zhǔn)、檢測(cè)、評(píng)價(jià)、計(jì)量和管理等支撐體系缺失,產(chǎn)品性能穩(wěn)定性、質(zhì)量一致性需要進(jìn)一步提高。
隨著航空、航天、新一代武器裝備、高速列車(chē)以及新能源汽車(chē)等領(lǐng)域的不斷發(fā)展,高功率密度電磁器件的數(shù)量及排布密度不斷增加,而運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的熱量即時(shí)導(dǎo)出,否則溫度過(guò)高將嚴(yán)重影響設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性,大大縮短各類(lèi)器材的使用壽命,因此如何在輕量化背景下,快速有效導(dǎo)出器件生熱是亟需解決的重要問(wèn)題。
高強(qiáng)高導(dǎo)熱鎂合金材料及其制品生產(chǎn)成套技術(shù)是支撐飛機(jī)、高速列車(chē)、汽車(chē)以及電腦等散熱組件發(fā)展的基礎(chǔ)材料及關(guān)鍵技術(shù),對(duì)實(shí)現(xiàn)上述裝備輕量化、提高系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性和使用壽命具有重要作用,到2035年,將替代同類(lèi)普通高導(dǎo)熱合金材料使用量超過(guò)30%。傳統(tǒng)的高導(dǎo)熱金屬如Ag、Cu,由于密度太大(分別約為10.5g/cm3、8.9g/cm3)、價(jià)格高,難以滿(mǎn)足實(shí)際應(yīng)用要求。鎂合金材料具有低密度的優(yōu)勢(shì),是滿(mǎn)足應(yīng)用需求的潛在材料體系之一,但常用鎂合金的導(dǎo)熱系數(shù)與鋁合金相比還有明顯差距,因此,導(dǎo)熱系數(shù)>125W/(m·K)的高強(qiáng)高導(dǎo)熱鎂合金材料及其制品的制備加工技術(shù)是該領(lǐng)域發(fā)展的主要方向。
強(qiáng)鎂合金材料是支撐航空、航天、新一代武器裝備、高速列車(chē)以及新能源汽車(chē)等裝備不斷升級(jí)發(fā)展的基礎(chǔ)材料。我國(guó)在強(qiáng)變形鎂合金研發(fā)與應(yīng)用方面處在世界前列。但從進(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)定一致性等方面還有明顯不足,使鎂合金材料在上述領(lǐng)域的應(yīng)用及提高其終端產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力方面受到嚴(yán)重制約,是當(dāng)前亟需解決的發(fā)展難題。強(qiáng)鎂合金材料及其強(qiáng)韌化變形加工技術(shù)是鎂合金領(lǐng)域發(fā)展的主要方向,預(yù)計(jì)到2035年,強(qiáng)鎂合金材料替代同類(lèi)普通材料量將超過(guò)20%。
Mg–Li合金的密度為1.35~1.65g/cm3,具有超輕高塑性特征,是一種超輕合金材料。美國(guó)已將Mg-Li合金應(yīng)用于制造裝甲輸送車(chē)、航空和航天領(lǐng)域的非結(jié)構(gòu)與次級(jí)結(jié)構(gòu)件等。俄羅斯采用Mg–Li合金制成了航天器用的電器儀表件和外殼等零部件。日本把Mg-Li合金用于電子產(chǎn)品殼體和音響振膜等。我國(guó)近年來(lái)將Mg-Li合金應(yīng)用于衛(wèi)星儀表殼體件的制造中。在未來(lái),隨著研究的深入及技術(shù)的發(fā)展,超輕Mg-Li合金將會(huì)在航空、航天、汽車(chē)、計(jì)算機(jī)、通信和消費(fèi)電子產(chǎn)品等領(lǐng)域有著更加深入廣泛的應(yīng)用。
目前,耐高溫系鎂合金已經(jīng)在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)罩蓋、缸體、引擎活塞及高速艙體等零部件上有著廣泛應(yīng)用。目前,各國(guó)研究者關(guān)于耐高溫系鎂合金的研究大部分還是聚焦于Mg、Al、Zn系的性能調(diào)控及稀土元素的合金化行為。其中,高溫力學(xué)性能好的是以Mg-Gd系為代表的的鎂稀土合金體系。目前亟需解決同步提高強(qiáng)度和塑性的問(wèn)題,具體措施包括控制析出相形態(tài)分布、細(xì)化組織和降低雜質(zhì)含量。另外,鎂合金鑄造性能應(yīng)被重視,即合金設(shè)計(jì)時(shí)需綜合考慮力學(xué)性能和鑄造性能。就性能指標(biāo)而言,強(qiáng)(強(qiáng)度>400MPa)耐熱(使役溫度>250℃)鎂合金是目前國(guó)家亟需攻關(guān)的一類(lèi)關(guān)鍵材料。隨著技術(shù)不斷地開(kāi)發(fā)與發(fā)展,耐高溫系鎂合金將會(huì)在汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)部件、航天等對(duì)材料強(qiáng)度、耐高溫能力及材料輕量化有著苛刻要求的領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。