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        金屬鎂將成為21世紀(jì)大有前途的綠色金屬材料


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        )鎂由于其優(yōu)良的物理性能和機(jī)械加工性能,豐富的蘊(yùn)藏量,已經(jīng)被業(yè)內(nèi)公認(rèn)為最有前途的輕量化材料及二十一世紀(jì)的綠色金屬材料,未來幾十年里鎂將成為需求增長最快的有色金屬!
          
          在6月7日舉行的“中國鎂業(yè)發(fā)展高層論壇”上,剛剛參加完中國工程院2004年院士大會(huì)的十幾位材料科學(xué)、冶金工程、制造工程方面的院士對(duì)鎂的應(yīng)用前景都極為看好。中國科學(xué)院院士和中國工程院院士師昌緒指出,“鎂是包括海洋在內(nèi)地球表層最為豐富的金屬元素,在諸多金屬趨于枯竭的今天,大力開發(fā)金屬鎂材料是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要保證”。

          一、鎂性能優(yōu)良,儲(chǔ)量極為豐富

          鎂及其合金是迄今在工程中應(yīng)用的最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料,具有密度小、比強(qiáng)度高,電磁屏蔽性、減震性好以及優(yōu)良的鑄造性能和機(jī)械加工性能。鎂的密度為1740千克/立方米,約為鋁的64%,鋅的25%,鋼的23%。作為輕金屬,比強(qiáng)度、比剛度,鎂合金僅次于鈦合金及合金結(jié)構(gòu)鋼,但明顯高于鋁合金,而遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于工程材料,其抗沖擊、加工性能、可回收性能均優(yōu)于鋁合金。

          鎂的蘊(yùn)藏量豐富,在地殼中的儲(chǔ)量達(dá)到2.1%-2.7%,在所有元素中排第六位,是僅次于鋁和鐵居第三位的金屬元素。鎂的礦物中常用的有菱鎂礦、白云石和光鹵石。另外,海水中的鎂合金達(dá)到0.13%。而我國是世界上鎂資源最為豐富的國家之一。我國白云石、菱鎂礦儲(chǔ)量豐富、品位高、分布廣,西部青海湖也蘊(yùn)藏豐富的鎂資源。

          二、鎂需求量快速增長,前景看好

         。玻笆兰o(jì)90年代中期以來,隨著能源價(jià)格的上漲,可持續(xù)發(fā)展要求的提高,以及電子信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,鎂及鎂合金研發(fā)及應(yīng)用進(jìn)入高速增長期,尤其是在發(fā)達(dá)國家得到高度關(guān)注。近年西方鎂合金應(yīng)用的市場增長率達(dá)到了15%以上,全球鎂合金的應(yīng)用年均增長達(dá)到10%左右,而同期西方錫、銅、鋁、鋅的年均增長率則都在2%-4%左右。汽車用鎂壓鑄件的增長是近十年來輕量化的熱點(diǎn),美國、歐盟、日本汽車業(yè)都成立了相應(yīng)的研究部門和產(chǎn)業(yè)同盟,制訂并鎂實(shí)施了相關(guān)研發(fā)計(jì)劃。

          自上世紀(jì)九十年代中期以來,中國鎂工業(yè)發(fā)展迅速,已經(jīng)憑借資源、能源、成本優(yōu)勢和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新優(yōu)勢奠定了在原鎂生產(chǎn)方面的絕對(duì)優(yōu)勢。2003年,中國原鎂產(chǎn)量已達(dá)35.4萬噸,同比增長32.1%,成為繼鋁、鋅、銅、鉛之后的第五大有色金屬,鎂產(chǎn)品出口量29.8萬噸,比上年增長42.58%,均居世界首位。中國有色金屬協(xié)會(huì)鎂業(yè)分會(huì)吳秀銘會(huì)長在報(bào)告中提出:“中國已經(jīng)成為名符其實(shí)的鎂資源大國、生產(chǎn)大國、出口大國,已占全球原鎂市場份額的70%以上,推動(dòng)了鎂在世界范圍內(nèi)的廣泛應(yīng)用”。

          但是與發(fā)達(dá)國家相對(duì),我國鎂應(yīng)用水平還很低,目前用量雖有一定增長,但只有5.12萬噸。主要原因是鎂加工技術(shù)開發(fā)相對(duì)滯后,相關(guān)產(chǎn)業(yè)協(xié)調(diào)配合不夠,產(chǎn)業(yè)化水平低。鎂業(yè)分會(huì)秘書長孟樹昆感慨地表示:“在中國未來可持續(xù)發(fā)展中,資源合理的開發(fā)與利用是頭等大事。2003年,我國銅產(chǎn)量的60%以上、鋁產(chǎn)量的48%,鋁產(chǎn)量的30%、鋅產(chǎn)量的20%,是靠進(jìn)口原料生產(chǎn)的。由于進(jìn)口原料價(jià)格大幅上漲,資源問題已直接影響到有色金屬工業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展,而中國鎂業(yè)是真正資源和生產(chǎn)優(yōu)勢的產(chǎn)業(yè),鎂及鎂合金材料的大量應(yīng)用,對(duì)減重、節(jié)能、環(huán)保、提高產(chǎn)品性能都具有重要作用,對(duì)我國建設(shè)資源節(jié)約型社會(huì)有積極的意義。”

          據(jù)鎂業(yè)分會(huì)統(tǒng)計(jì),目前開展鎂及鎂合金加工生產(chǎn)的企業(yè)已超過80余家。投資與產(chǎn)業(yè)化的重點(diǎn)方向是:高品質(zhì)鎂合金生產(chǎn)、汽車、摩托車用鎂壓鑄件生產(chǎn)、手機(jī)、筆記本電腦等3C產(chǎn)品外殼生產(chǎn)、鎂基犧牲陽極生產(chǎn)、鎂合金板材、擠壓材生產(chǎn)、鎂基脫硫劑和超細(xì)鎂粉生產(chǎn)等。

          近幾年,我國在高性能鎂材料的研究,鎂加工裝備的開發(fā)以及鎂合金深加工產(chǎn)品的開發(fā)應(yīng)用方面都取得了較大的進(jìn)展,已形成了從原材料到深加工到應(yīng)用的完整產(chǎn)業(yè)鏈、產(chǎn)業(yè)群,從基礎(chǔ)研究到應(yīng)用研究到產(chǎn)品開發(fā)的完整科研開發(fā)體系,這些都有助于我們將鎂資源優(yōu)勢逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榻?jīng)濟(jì)優(yōu)勢,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)跨越式發(fā)展。

          當(dāng)前,在鎂產(chǎn)業(yè)鏈延伸、鎂產(chǎn)品研發(fā)體系逐步完善、相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展三大因素共同作用下,中國鎂及鎂合金消費(fèi)量也迅速增長,應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大,消費(fèi)量已經(jīng)從1999年的2.32萬噸增長至2003年的5.12萬噸,增長了1.2倍。未來15年是中國鎂需求增長最快的時(shí)期,需求將以10%以上的速度增長,預(yù)計(jì)2010年和2020年鎂消費(fèi)量將分別達(dá)到10萬噸和20萬噸。

          三、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛,受到傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和高科技產(chǎn)品的普遍青睞

          鎂及鎂合金作為一種新型的應(yīng)用材料,近年來已廣泛應(yīng)用于軍用、民用領(lǐng)域的許多方面:在航空航天、航海、通信、醫(yī)療、廣播電視、音響影像器材、微電子技術(shù)、光學(xué)儀器等領(lǐng)域內(nèi),在汽車、摩托車、工具、家電電器、手機(jī)、計(jì)算機(jī)及電子設(shè)備等制品中都可看到鎂合金的蹤跡,在煉鋼脫硫、鋁合金生產(chǎn)、防腐工程中都離不開鎂原料。

          在汽車行業(yè),上海汽車集團(tuán)公司、一汽集團(tuán)、東風(fēng)汽車集團(tuán)、江鈴汽車公司等國內(nèi)大的汽車公司均開始使用鎂制零部件。根據(jù)有關(guān)研究,汽車自重每減輕100公斤,油耗可減少0.7升/百公里左右,每節(jié)。鄙剂峡蓽p少二氧化碳排放2.5克。而通過鎂合金零部件的使用可有效地實(shí)現(xiàn)汽車輕量化目標(biāo)。目前,歐洲和美國正在使用和研制的鎂合金零部件多達(dá)100多種,汽車用鎂量已在6-26公斤,平均為12公斤。由重慶隆鑫集團(tuán)、西南鋁業(yè)集團(tuán)公司等單位合資組建的重慶鎂業(yè)科技股份有限公司,已開發(fā)鎂合金摩托車零部件10余種,還開發(fā)了摩托車頭盔。目前,已實(shí)現(xiàn)鎂合金在摩托車上的單車用量5公斤,總減重約3公斤,累計(jì)裝車30余萬輛。北京首特鋼遠(yuǎn)東鎂合金制品有限公司生產(chǎn)的鎂合金自行車已經(jīng)上市,以其輕量化、易折疊、美觀獲得了市場好評(píng),并已批量出口。鎂合金在國內(nèi)航空工業(yè)、軍事交通工具和兵器工業(yè)中的應(yīng)用也取得了一系列進(jìn)展。鎂合金應(yīng)用于交通工具,除了減重和降低油耗,還可以提高整車加速、制動(dòng)性能,還能降低行駛振動(dòng)和噪音,提高舒適度,可以加快散熱,使發(fā)動(dòng)機(jī)的綜合性能提高一個(gè)檔次;具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

          鎂合金所具有的優(yōu)異的薄壁鑄造性能及良好的比強(qiáng)度、剛度和抗撞能力,能充分滿足3C產(chǎn)品高度集成化、轉(zhuǎn)薄化、微型化、抗摔撞及電磁屏蔽、散熱和環(huán)保要求。因此,當(dāng)前在手機(jī)、筆記本電腦、PDA、CD機(jī)、網(wǎng)盤、數(shù)碼相機(jī)、攝像機(jī)、MP3、便攜DVD等行業(yè),也已經(jīng)掀起了鎂合金外殼及零部件研發(fā)與應(yīng)用熱潮。國內(nèi)已經(jīng)建立起了一批專門生產(chǎn)3C產(chǎn)品專用鎂合金部件的企業(yè),如青島金谷鎂業(yè)公司、長春華禹鎂業(yè)公司和富士康公司等,這些企業(yè)都已開始為國內(nèi)外品牌3C產(chǎn)品大批量提供鎂合金零部件。隨著中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展和制造業(yè)的快速發(fā)展,鎂合金加工產(chǎn)業(yè)的規(guī)模也逐步擴(kuò)大,臺(tái)灣、香港和新加坡企業(yè)也逐步將鎂合金3C產(chǎn)品生產(chǎn)基地轉(zhuǎn)移至珠江及長江三角洲地區(qū),并形成了相對(duì)集中的產(chǎn)業(yè)群。

          煉鋼脫硫是中國鎂的應(yīng)用量突起的另一個(gè)重要領(lǐng)域。隨著汽車工業(yè)、石油、天然氣管線、橋梁建筑等領(lǐng)域用高強(qiáng)度低硫鋼的需求增長。近幾年鞍鋼、寶鋼、武鋼、本鋼、包鋼、攀鋼、首鋼等鋼廠均已開始采用鎂制脫硫劑進(jìn)行脫硫,獲得低硫優(yōu)質(zhì)鋼。2003年,我國鋼鐵工業(yè)脫硫用鎂為8000噸,比1999年增長60%。隨著中國鋼產(chǎn)量和需求量的增長,這一領(lǐng)域仍然存在較大的增長空間。

          通過本次會(huì)議的交流和研討,各方面人士又有了新的共識(shí),一致認(rèn)為:鑒于我國鎂資源儲(chǔ)量和生產(chǎn)原料生產(chǎn)優(yōu)勢突出,鎂合金材料的研究和應(yīng)用前景廣闊,我國應(yīng)該將鎂產(chǎn)業(yè)鏈、產(chǎn)業(yè)群的建設(shè)做為一項(xiàng)重要的國家資源戰(zhàn)略和產(chǎn)業(yè)競爭戰(zhàn)略,高度重視這一產(chǎn)業(yè)所帶來的巨大經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。事實(shí)上,相對(duì)于其他金屬材料(如鋁、鋼)的研究應(yīng)用水平,我國與世界發(fā)達(dá)國家的差距較小,有些方面可以說幾乎處在同一起跑線上。通過官、產(chǎn)、學(xué)、研、用。各個(gè)方面的共同努力,有可能在產(chǎn)業(yè)化方面趕超世界先進(jìn)水平。目前中國鎂工業(yè)的后發(fā)優(yōu)勢正逐步顯現(xiàn),是一個(gè)有國際競爭力可持續(xù)發(fā)展的好產(chǎn)業(yè),將為中國制造業(yè)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)國際競爭力的提高提供重要支撐。對(duì)此國家有關(guān)部門要繼續(xù)大力支持鎂產(chǎn)業(yè)發(fā)展,推進(jìn)煉鎂產(chǎn)業(yè)升級(jí),加大對(duì)重大基礎(chǔ)研究、產(chǎn)業(yè)化研究、應(yīng)用研究的國家投入,積極組織和協(xié)調(diào)各個(gè)方面和相關(guān)產(chǎn)業(yè)間的合作,建立聯(lián)席工作機(jī)構(gòu)和工作制度,支持建立規(guī);、專業(yè)化的產(chǎn)業(yè)基地,鼓勵(lì)鎂及鎂加工產(chǎn)品出口,制定相應(yīng)措施鼓勵(lì)和擴(kuò)大鎂產(chǎn)品在國內(nèi)的應(yīng)用。
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