鎂合金材料在近年來呈現(xiàn)出極具潛力的發(fā)展前景。隨著對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注。

        首先，鎂合金具有極低的密度和優(yōu)良的機械性能，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構件的重量。這對于航空航天、汽車制造、軌道交通等領域具有重要意義，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，鎂的開采和提取過程相對簡單，能耗較低。同時，廢舊鎂合金材料可以進行回收再利用，有效減少資源浪費。此外，鎂合金還具有良好的導熱性、電磁屏蔽性和防腐蝕性，并且具備較高的抗震性能。這些特點使得鎂合金在電子設備、船舶建造、防腐工程等領域有著廣泛的應用前景。

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

(一)高性能稀土鎂輕質結構合金材料

        通過向普通鎂合金材料添加稀土，高性能稀土鎂輕質結構合金材料實現(xiàn)了顯著的優(yōu)勢，包括更高的強度、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用的關鍵問題，使其成為推動我國航空、航天、汽車、軌道交通等領域輕量化發(fā)展的基礎材料。同時，我國擁有豐富的鎂、稀土資源，并且在合金成型和加工技術方面已經非常成熟，這為稀土鎂合金輕質結構材料的市場應用提供了巨大空間。我們已經建立完整的稀土鎂合金輕質結構材料產業(yè)體系，實現(xiàn)了自給自銷的能力。

        對于高性能稀土鎂輕質結構合金材料，未來的市場需求主要集中在以下幾個方面：

        1. 開發(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。

        2. 開發(fā)面向各種應用領域的新型高性能稀土鎂合金材料。

        3. 研發(fā)先進的加工成型技術和配套設備，以提高生產效率和降低成本。

        4. 完善稀土綠色冶煉分離技術，并促進其廣泛應用。

        5. 進行針對材料生命周期的系統(tǒng)研究，建立產學研用協(xié)同發(fā)展平臺，推動產業(yè)創(chuàng)新。

        6.加快高性能稀土鎂輕質結構材料的應用速度，在未來3到5年內實現(xiàn)從軍用領域向民用領域的轉化，并逐漸擴大市場規(guī)模。預計到2035年，該材料將取代普通鎂合金材料的比例達到30%。

(二)高強高導熱鎂合金材料

        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，因此必須有效導出運行過程中產生的熱量，以保證設備的穩(wěn)定性和可靠性，同時延長器材的使用壽命。在輕量化的背景下，快速有效地導出器件所產生的熱量成為一項重要問題。

        高強高導熱鎂合金材料及其制品的生產成套技術是支撐飛機、高速列車、汽車和電腦等散熱組件發(fā)展的先進基礎材料和關鍵技術。它在輕量化裝備、提高系統(tǒng)運行穩(wěn)定性和使用壽命方面具有重要作用。預計到2035年，高強高導熱鎂合金材料將替代同類普通高導熱合金材料的使用量超過30%。

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

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

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

(三)超高強鎂合金材料

        超高強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發(fā)展的關鍵基礎材料。我國在超高強度變形鎂合金的研發(fā)和應用方面處于世界領先地位。然而，從進一步擴大鎂合金材料應用的角度來看，現(xiàn)有的高強度鎂合金材料在比強度、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域的應用，并且制約了提高鎂合金終端產品競爭力，成為當前亟需解決的發(fā)展問題。因此，超高強度鎂合金材料及其強韌化變形加工技術成為鎂合金領域發(fā)展的主要方向。預計到2035年，超高強度鎂合金材料將取代同類普通材料的比例將超過20%。

(四)Mg-Al 系、Mg-Zn 系、ZK 系鎂合金材料

        目前，鎂合金在多個領域得到廣泛應用，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)異的力學性能和高強度耐腐蝕性能。在變形鎂合金方面，Mg-Zn系合金得到廣泛應用，這些合金在熱處理過程中表現(xiàn)出優(yōu)異的時效強化行為。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鎂合金經過高溫成形冷卻和人工時效處理后，抗拉強度可超過300

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

(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較低的生產成本和較高的利潤，因此在鎂合金材料的生產和應用中具備顯著的競爭優(yōu)勢。研究表明，我國開發(fā)的新型超塑性鎂合金材料的性能指標優(yōu)于日本生產的同類產品。這些材料具有高強度(抗拉強度>

350 MPa、屈服強度> 250

MPa)的室溫強度，并且在沖壓過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%)。未來需要進一步加強對這類材料的研究，為航空、航天技術領域的發(fā)展提供支持。

(六)新型高強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度和比剛度等優(yōu)點。在航空和航天領域，這種材料已被廣泛應用于制造飛機蒙皮、艙體、發(fā)動機零件等結構復雜且大體積薄壁的零件。隨著航空、航天、汽車、軌道交通等領域不斷發(fā)展，對輕型復雜結構薄壁零件的需求日益旺盛。因此，開發(fā)具有良好流動性、優(yōu)異強度(抗拉強度

>300 MPa)和高塑性(伸長率 >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。美國已經開始將Mg-Li合金應用于制造裝甲輸送車、航空和航天領域的非結構與次級結構件等。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合金用于電子產品殼體和音響振膜的制造。我國近年來也開始將Mg-Li合金應用于衛(wèi)星儀表殼體件的制造中。

        隨著研究的深入和技術的發(fā)展，可以預見未來超輕Mg-Li合金將在航空、航天、汽車、計算機、通信和消費電子產品等領域得到更加廣泛和深入的應用。

(八)高性能新型鎂基復合材料

        常見的鎂合金材料存在一些問題，比如絕對強度不高、剛度較低、耐磨性和抗蠕變性較差等，這限制了它們在某些結構件和高溫環(huán)境下的應用。為了有效解決這些問題，可以通過添加顆粒、晶須或纖維等增強體來改善材料性能。通過選擇不同類型、形狀、尺寸和含量的增強體，可以有效地調節(jié)鎂基復合材料的各項性能，以滿足實際應用需求。目前，大多數(shù)鎂基復合材料采用粉末冶金方法制備小尺寸構件，而產業(yè)界迫切需要解決的問題是如何高質量、高效地制備大規(guī)格的鎂基復合材料。

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