史上最佳轻量化材料,密度是铝的2/3,钢的1/4
2016-07-08 09:42:21
作者:本网整理 来源:新材全球网
当车企纷纷加码轻量化布局,轻量化材料随之迎来发展热潮。一辆特斯拉Model S汽车,锂电池重量约为590公斤,占汽车总重量近30%。轻量金属材料的使用将有效降低车身重量,为电池使用腾出更多空间,有助于续航里程的增加。同样,传统汽车加入轻量金属材料,也能够有效降低燃油的消耗。
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目前主要的轻质材料为铝合金、镁合金和碳纤维。在这些轻质材料中,镁合金作为常用金属结构材料最轻的一种,密度约为铝的2/3,钢的1/4,并且比强度和比刚度远高于两者,实力不容小觑。
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据相关数据显示,汽车对镁合金压铸件的需求量年均复合增长率达到80%,未来应用规模将不断提升。
一、镁合金简介
镁的基本性质
相对原子质量为24. 32,密排六方晶体结构。
镁的密度为1.738g/cm3(约相当于铝的2/3),结构材料中最轻金属。
体积热容最低,升温与降温都比其他金属快。
化学活泼性高,耐蚀性差。在潮湿大气、海水等介质中会引起剧烈腐蚀,但在干燥大气、汽油等介质中却很稳定。
室温塑性很差,耐热性差。
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镁是地球上储量最丰富的轻金属元素之一。镁在宇宙中含量第八,地壳丰度为2%,海水中含量第三。
全球所利用的镁资源主要是白云石,菱镁矿,水镁石,光卤石,和橄榄石这几种矿物。其次为海水苦卤、盐湖卤水及地下卤水。
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镁合金分类
形变镁合金:Mg-Al系
铸造镁合金:Mg-Al-Zn系(AZ91D)、Mg-Zn-Zr系、Mg-Re-Zr系
二、镁合金应用
①镁合金在航天航空领域的应用:
镁合金的特点可以满足航空航天等高科技领域对轻质材料吸噪、减震、防辐射的要求,可大大改善飞行器的气体动力学性能和明显减轻结构重量。
目前镁合金在航空的应用领域包括各种民用,军用飞机的发动机零部件、螺旋桨、齿轮箱、支架结构及火箭、导弹和卫星的一些零部件等。
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②镁合金在汽车领域的应用:
用镁合金制造汽车零部件、可以显著减轻车重,降低油耗,禁烧尾气排放量,提高零部件的集成度,提高汽车设计的灵活性等。
镁合金压铸合金中最轻,是极具竞争力的汽车轻量化材料。
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③镁合金在3C产业的应用:
镁合金具有优异的薄壁铸造性能,其压铸件的壁厚可达0.6mm~1.0mm,并保持一定的强度、刚度和冲击能力,这个非常有利于以笔记本、手机和数码相机为代表的3C产品超薄、微轻和微型化的要求。
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④镁合金在医疗领域的应用:
镁合金以其优良的机械性能、良好的生物相容性和可降解性能,表现出巨大的潜力,成为当今研究的热点之一。
目前轨迹上已经有多种多样的镁合金医学制品,包括板材、棒材、管材、多孔泡沫、复合材料、骨钉和血管支架等多种形式,充分显示了镁合金医学制品的良好加工成型性能和应用潜力。
但作为新一代的硬组织材料,镁合金的研究才刚刚起步。若要将镁合金作为医用材料应用于医学领域,对镁合金的物理、化学、生物性能也提出了更加严格的要求。特别是当植入不同部位时,要求和有差异。相信随着科学技术的进步和研究的进一步深入,镁合金医用产品会越来越广泛的为人类应用,为人类造福。
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三、镁合金产业链
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镁合金加工工艺流程
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四、镁合金发展现状及趋势
据中国有色金属工业协会统计数据,2015年中国共产原镁85. 21万吨,同比减少0, 83%。2015年中国镁合金产量为24. 15万吨,同比缩减6.17%。
2015年中国镁合金出口前10名地区统计
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镁合金具有密度小、比强度和比刚度高、导热和散热性能好、屏蔽和抗振性能好等特点。随着生产工艺技术的进步和突破、产品质量和性价比的不断提高、以航空航天和交通运输领域为代表的材料轻量化的实际需求,尤其是“中国制造2015”规划的实施,镁合金一定会发挥其优势,在“十三五”期间实现其自身价值、特有应用和规模化材料替代。其中镁合金专业化生产设备和生产线的建设、工业化批量生产和应用也将会迎来一个高峰。
五、国内相关企业
根据镁业分会统计数据,2015年中国没合金产量前5名企业分别为:南京云海特种金属股份有限公司、山西瑞格镁业有限公司、青海三工镁业有限公司、山西闻喜县八达镁业有限公司、府谷县华顺镁业有限公司;该5名企业含量合计为20.56万吨,同比增加21.08%。
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