鎂合金作為最輕的金屬結構材料，在航空、航天、汽車(chē)、高鐵、通信等領(lǐng)域有著(zhù)巨大的應用潛力，成為最具發(fā)展前景的金屬結構材料之一。中國是鎂資源大國，擁有大量的鎂礦資源和含鎂鹽湖資源。2003 年以來(lái)，我國已連續18 年成為世界上最大的原鎂生產(chǎn)國與出口國。大力推進(jìn)鎂合金工業(yè)化應用，不僅是結構材料輕量化、保護環(huán)境的重要舉措，也是充分利用我國豐富的資源、緩解對鐵鋁礦資源進(jìn)口依賴(lài)的重要舉措，特別是在復雜多變的國際形勢下具有極其重要的戰略意義。

      據中國有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì )統計，2019 年我國原鎂產(chǎn)量96.9 萬(wàn)噸，同比增長(cháng)12.2%。目前，全球原鎂約有45% 用于生產(chǎn)鎂合金，70% 用于汽車(chē)行業(yè)，20% 用于3C 電子產(chǎn)品，10% 用于軍工等領(lǐng)域。如圖7-6 所示，2019 年我國出口原鎂和鎂制品45.16 萬(wàn)噸，出口量占全球總產(chǎn)量的53%。鎂合金深加工產(chǎn)品以壓鑄方式為主，但存在一定局限性，制約了鎂合金應用的大規模擴展。變形鎂合金產(chǎn)品需進(jìn)一步從加工技術(shù)到應用技術(shù)進(jìn)行攻關(guān)。

1、鎂合金在汽車(chē)領(lǐng)域的應用

近十年來(lái)，我國汽車(chē)保有量穩步增加，消耗石油占到整個(gè)石油消費總量的59%。我國汽車(chē)輕量化效果較低，汽車(chē)平均百公里油耗遠高于國外發(fā)達國家，對環(huán)境帶來(lái)極大壓力。與鋼鐵和鋁相比，使用鎂合金零部件產(chǎn)生的輕量化效果更加顯著(zhù)。每使用1kg 鎂，可使轎車(chē)壽命期減少30kg 尾氣排放。目前，北美汽車(chē)生產(chǎn)廠(chǎng)家每輛汽車(chē)用鎂量為1.5 ～ 3.5kg，某些車(chē)型已超過(guò)20kg。根據我國汽車(chē)輕量化路線(xiàn)圖，到2020 年、2025 年和2030 年，單車(chē)用鎂合金要分別達到15kg、25kg 和45kg。以2025 年生產(chǎn)3500 萬(wàn)輛、單車(chē)消耗25kg 鎂合金測算，需求量為87.5 萬(wàn)噸。以2030 年單車(chē)用量45kg 計算，則需要172 萬(wàn)噸。2019 年，我國生產(chǎn)純電汽車(chē)130 萬(wàn)輛，小型乘用車(chē)2500 萬(wàn)輛，如果僅把每輛車(chē)的覆蓋件改為65kg 的鎂合金板材，就需要203 萬(wàn)噸。長(cháng)春一汽、上汽大眾、重慶長(cháng)安汽車(chē)等車(chē)企都已開(kāi)始批量使用鎂合金。展望未來(lái)，汽車(chē)用鎂合金用量或將迎來(lái)井噴式增長(cháng)。

國外對鎂合金在汽車(chē)上的應用十分重視, 很早就出臺了推動(dòng)鎂合金在汽車(chē)上應用的中長(cháng)期計劃。為了加速鎂合金在汽車(chē)上的應用，美國通用汽車(chē)已和重慶大學(xué)、上海交通大學(xué)等單位進(jìn)行了10 年以上的技術(shù)合作。我國也高度重視鎂合金在汽車(chē)上的應用。自2000 年起，國家科技部、發(fā)改委、工信部等部門(mén)分別安排了“交通工具用鎂合金零部件生產(chǎn)及應用共性關(guān)鍵技術(shù)研究開(kāi)發(fā)及產(chǎn)業(yè)化”“高性能鎂合金的研制和應用”等一批國家和省部級項目，在新型高強度鎂合金材料、鎂合金壓鑄技術(shù)、鎂合金軋制和擠壓加工技術(shù)、鎂合金連接技術(shù)等方面取得了重要進(jìn)展，為鎂合金材料的進(jìn)一步應用打下了堅實(shí)的基礎。開(kāi)發(fā)了50 多款鎂合金汽車(chē)零部件，如方向盤(pán)芯骨、電器支架、后窗框、門(mén)內框、輔助轉動(dòng)支架等，并已實(shí)現累計裝車(chē)超過(guò)5000 萬(wàn)輛，取得了較好的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。

因此，在汽車(chē)、摩托車(chē)等交通工具領(lǐng)域，鎂合金充分展示出質(zhì)輕、減振性能優(yōu)良的特點(diǎn)，已在以發(fā)動(dòng)機和變速箱為代表的動(dòng)力傳動(dòng)系統，以副車(chē)架、輪轂、懸架、轉向器為代表的行駛轉向系統，以車(chē)身、車(chē)門(mén)、前后艙體、儀表板支架、座椅骨架、中控支架為代表的車(chē)體及內裝系統等形成了規?；瘧?。根據我國最新的汽車(chē)輕量化路線(xiàn)圖，未來(lái)鎂合金在汽車(chē)上的應用量將超過(guò)100kg/ 臺。

2、鎂合金在軌道交通裝備上的應用

我國軌道交通發(fā)展迅猛，由于能源緊張和對節能減排、安全舒適的更高要求，軌道交通裝備輕量化已成為軌道交通發(fā)展的重要課題。很多新建的軌道交通列車(chē)裝備開(kāi)始大面積使用鋁合金等輕量化材料，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。鎂合金由于具有更高的比強度和比剛度、更好的減振降噪效果、更優(yōu)異的電磁屏蔽效果，已在部分軌道交通內飾件和連接件上得到初步的規模應用。

新建的和即將更新?lián)Q代的軌道交通裝備是鎂合金材料及制品的潛在應用對象，以長(cháng)春軌道客車(chē)廠(chǎng)和唐山軌道客車(chē)廠(chǎng)等為代表的我國軌道交通列車(chē)年產(chǎn)量近幾年均在3000 輛左右，產(chǎn)值將超過(guò)1200 億元人民幣。山西銀光華盛鎂業(yè)等鎂合金加工企業(yè)的鎂制品已在100 余條地鐵、400 余條高鐵線(xiàn)路上得到了應用，使得整車(chē)車(chē)身得以減重，很大程度上提高了列車(chē)的動(dòng)力，降低能耗。隨著(zhù)軌道交通的快速發(fā)展和鎂合金材料制備與加工技術(shù)的進(jìn)步，具有優(yōu)異性能的鎂合金材料及制品必將在軌道交通裝備上獲得更加廣泛的應用。

3、鎂合金在電動(dòng)自行車(chē)上的應用

全國的電動(dòng)自行車(chē)保有量已經(jīng)超過(guò)了2.3 億輛，年產(chǎn)量一直保持在2000 萬(wàn)輛以上。但是，80% 以上的電動(dòng)自行車(chē)目前都屬于超標產(chǎn)品（重量及最高速度）。按照現行的國家標準，電動(dòng)自行車(chē)最高車(chē)速應不大于20km/h，整車(chē)質(zhì)量（重量）應不大于40kg。對增加了電池的電動(dòng)自行車(chē)來(lái)說(shuō)，輕量化是一個(gè)很重要的選擇，在整車(chē)減重上有明顯效果后，將會(huì )使一次充電后行駛距離進(jìn)一步延長(cháng)。鎂合金減振性好，舒適度高；散熱性好，可降低剎車(chē)系統溫度，延長(cháng)剎車(chē)輪轂使用壽命，較輕的鎂合金輪轂有利于改善加速與剎車(chē)性能。

目前，天津、河北、浙江、山西、山東等已經(jīng)有很多企業(yè)生產(chǎn)鎂合金自行車(chē)和電動(dòng)自行車(chē)部件。除了車(chē)架、支梯、泥板、支棍等鎂合金車(chē)體部件外，鎂合金輪轂的應用更是加大了單車(chē)鎂合金的用量。如果有50% 的電動(dòng)自行車(chē)每輛使用5kg 的鎂合金，一年將會(huì )新增80000噸的鎂合金市場(chǎng)。

4、鎂合金在LED照明燈具上的應用

LED 被公認為當前最具發(fā)展前景的第四代綠色光源。盡管鎂合金的熱導率比鋁差，但鎂合金零部件的散熱效果卻高于鋁合金，這為鎂合金在散熱要求較高的LED 行業(yè)推廣應用提供了非常好的機會(huì )。

鎂合金應用于LED 照明領(lǐng)域的部件主要是路燈殼體及燈架、燈管型材、筒燈殼體、球泡燈殼體、隧道燈殼體以及LED 散熱模組等。包括鎂合金壓鑄件和型材，表面處理采用氟碳噴涂、噴塑和陽(yáng)極氧化。據初步估計，2020 年鎂合金在LED 行業(yè)的應用量將達到2 萬(wàn)噸。

5、鎂合金在3C產(chǎn)品領(lǐng)域的應用

鎂合金已在筆記本電腦外殼領(lǐng)域得到廣泛應用，目前惠普、戴爾、聯(lián)想等主流品牌均大量使用，而且應用量正在呈上升趨勢。采用鎂合金擠壓板材進(jìn)行CNC 機加工3C 產(chǎn)品外殼，可以獲得更好的力學(xué)性能和外觀(guān)質(zhì)量，因此，微軟公司平板電腦外殼幾乎都采用鎂合金擠壓板材，僅2017 年的采購量就在1.5 萬(wàn)噸左右。應用鎂合金的3C 產(chǎn)品還包括投影儀、數碼相機、網(wǎng)絡(luò )通信設備、視聽(tīng)設備等。

6、鎂合金在航空航天和軍工關(guān)鍵裝備上的應用

具有質(zhì)輕、比強度高、比剛度高、阻尼減振、電磁屏蔽以及鑄造、切削加工性能優(yōu)異和易回收等優(yōu)點(diǎn)的鎂合金材料在大飛機、載人航天、探月工程等國家重大工程和軍事領(lǐng)域的輕量化和減重方面發(fā)揮著(zhù)越來(lái)越關(guān)鍵的作用，日益受到重視、應用面逐漸擴大。

飛機結構中除了內部支架框架以外，蒙皮、地板、艙板等最適合使用寬幅鎂合金薄板。有試驗結果表明，飛機減重1 磅A 所帶來(lái)的經(jīng)濟效益，商用機為300 美元，戰斗機為3000 美元，航天器為30000 美元，綜合減重效果比鋁合金高出25% ～ 35%。歐洲空客公司早在20世紀就開(kāi)發(fā)了鎂合金板，比使用鋁合金減重十數噸。我國的西飛、成飛很早就在機體內使用了鎂合金鍛件、鑄件和板材。高性能鎂合金在航空航天和軍工關(guān)鍵裝備等領(lǐng)域應用潛力十分巨大。隨著(zhù)高性能鎂合金的發(fā)展，鎂合金在飛機發(fā)動(dòng)機附件機匣、進(jìn)氣機匣、反推力葉柵，直升機傳動(dòng)系統機匣，導彈艙體、導彈彈翼、衛星艙體、戰斗機駕駛艙框架，月球車(chē)機械臂，戰車(chē)發(fā)動(dòng)機部件、輪轂、框架，衛星部件，坦克零部件等領(lǐng)域的應用潛力將逐步釋放。

7、鎂合金在石油鉆采領(lǐng)域的應用

鎂合金由于具有低電極電位而容易腐蝕，通過(guò)在鎂合金中添加Cu 或Ni 元素進(jìn)一步提高其降解速率，同時(shí)獲得高強度和高降解速率，對多級分段壓裂技術(shù)的發(fā)展有重要應用價(jià)值，在油氣開(kāi)采領(lǐng)域具有巨大的應用前景，預計未來(lái)的需求規模將超過(guò)每年20 億元。

8、鎂合金在儲能材料領(lǐng)域的應用

鎂基儲能材料主要包括鎂基儲氫材料和鎂電池。鎂及其合金可與氫形成Mg-H 化合物，例如Mg2Ni、Mg2Cu、Mg(BH4)2 等鎂基儲氫材料，穩定儲氫量質(zhì)量分數在2% ～ 15%，且具有較好的吸放氫動(dòng)力學(xué)，部分體系非常接近燃料電池中質(zhì)子交換膜的工作溫度（約80℃），為未來(lái)規?；瘧么蛳铝嘶A。鎂電池的應用將是電池工業(yè)的顛覆性革命，市場(chǎng)容量將超萬(wàn)億美元。

9、鎂合金在其他領(lǐng)域的應用

鎂合金在紡織機械領(lǐng)域的用量穩步上升，已累計裝機超過(guò)1000 萬(wàn)架，紡織斷線(xiàn)率下降超過(guò)60%，充分發(fā)揮了鎂合金減振性能優(yōu)勢。例如，鎂合金用于紡織機械的賈卡底座零部件已實(shí)現了規?；瘧?，產(chǎn)品遠銷(xiāo)法國、日本、韓國等國家，取得了良好的社會(huì )和經(jīng)濟效益。

在智能裝備領(lǐng)域，鎂合金因其質(zhì)輕減振優(yōu)勢，可顯著(zhù)改善裝備精度和延長(cháng)使用壽命，展現出巨大的市場(chǎng)空間。鎂合金因其化學(xué)性質(zhì)相對活潑，將被進(jìn)一步廣泛應用于犧牲陽(yáng)極、電池陽(yáng)極等。