镁合金在工业上的应用及优势

20世纪六七十年代，镁除了在军工上应用之外，在铝合金、机械制造工业和金属热还原冶金工业中得到了广泛的使用。美国在1955—1962年用在飞机导弹上的镁量占镁耗量的20%左右；用于铝合金生产的镁量从1955年占镁耗量的21.5%提高到1962年的42%；用作金属还原剂的镁量占20%左右。以前，镁的主要用途是生产铝合金，其次是用于钢液脱硫、球墨铸铁的生产，但是到了1990年压铸镁合金已上升为仅次于铝合金的第二大应用领域。1982—1992年，北美的压铸镁合金用量持续增长，平均年增长率达19%，20世纪90年代的年增长率保持在15%～20%。压铸镁合金如此之高的增长率归因于对产品轻量化的要求日益迫切，以及镁合金性能不断地改善及压铸技术的显著进步。

在日本，镁在工业界中的用途主要是铝合金、铸铁的球化剂、钢铁冶金及钛冶金中的还原剂等。在20世纪70年代，日本有50%～60%的镁用于钛冶炼工业，11%左右用于球墨铸铁生产，18%左右用于轻合金挤压制品生产。目前，日本最主要的需求部门的年用量预测为20630t。

在世界范围内，镁的用途在20世纪80年代前后发生了根本性的变化。以前80%～90%的镁用于军工业，但在20世纪80年代后镁的使用扩大到民用工业部门。近期镁合金在汽车工业上的用量增长甚快，主要用它铸造汽车的发动机及传动装置的零部件。用镁合金代替铝合金制作手提工具，操作轻便，且造价可以降低。镁合金是实际应用中最轻的金属结构材料，它具有密度小，比强度和比刚度高，阻尼性、热性、切削加工性、铸造性能好，电磁屏蔽能力强，尺寸稳定，资源丰富，容易回收等一系列优点，因此在汽车工业、通信电子业和航空航天业等领域正得到日益广泛的应用，近年来镁合金产量在全球的年增长率高达20%，显示出了极大的应用前景。

目前，镁合金的用途主要集中在以下几个方面。

1.铝合金的添加元素

金属镁是铝合金中的主要添加合金元素，世界年需求量在16万t左右。Al-Mg合金的需求状况对镁市场的影响很大。少量镁加入铝合金中会改善其强度与耐蚀性，而且易于焊接。Al-Mg合金主要用于罐头制造、交通、航空、宇航、军工、建筑制品、电缆、海运等部门。

2.镁牺牲阳极

镁牺牲阳极作为有效防止金属腐蚀的方法之一，广泛应用于长距离输送的地下铁制管道和石油储罐的防腐。目前，作为镁牺牲阳极的镁合金有3万～4万t/年的市场需求量，且每年以20%的速度增长。

3.航空航天、国防等部门的合金零件

镁在航空航天、国防等部门的应用也十分广泛。目前世界各国将轻质镁合金用作兵器零件。例如：欧美生产的Racegun的枪械零件用镁合金、钛合金使质量降低45%，击发时间减少66%；美国军用吉普车M27A1型的车身和桥壳采用镁合金，质量大大减小；法国MK50式反坦克枪榴弹部分零件采用镁合金，全弹质量仅为800g；美国大口径无后坐力反坦克炮也采用镁合金，大大减小了质量。(www.xing528.com)

4.汽车用镁合金

将镁合金应用于汽车，可大幅度减轻汽车的自重。汽车质量每降低100kg，每百公里油耗可减少0.7L，汽车自重每降低10%，燃油效率可以提高5.5%。从20世纪20年代开始，镁制零件就在赛车上应用。1936年，德国大众汽车公司开始用压铸镁合金生产“甲壳虫”汽车的曲轴箱、传动箱壳体等发动机传动系统部件，到1980年大众汽车公司共生产了1900万辆“甲壳虫”，用镁合金铸件38万t。近年来，世界各国尤其是发达国家对汽车的节能和尾气排放提出了越来越严格的限制，迫使汽车制造商采用更多高新技术，生产质量小、耗油少、符合环保要求的新一代汽车。世界各大汽车公司已经将采用镁合金零部件作为重要发展方向。目前在汽车工业方面，镁合金主要用来制造离合器壳体、转向柱架、制动器踏板支架、阀盖、阀板、仪表板支架、变速器体、车窗电动机壳体、油滤接头、发动机前盖、进气歧管、镜子外罩、辅件托架及照明灯夹持器等零部件。中国汽车行业镁合金用量见表1-15。汽车工业已成为镁合金应用增长的主要驱动力。

表1-15 中国汽车行业镁合金用量

5.电子类产品壳体及结构件

随着镁合金生产技术的突破，镁合金的使用成本也大幅度下降，从而促进了镁合金在计算机、通信、仪器仪表、家电、医疗、轻工等行业的应用发展。其中，镁合金应用发展最快的是电子信息和仪器仪表行业，这些行业应用的镁合金制品的单位质量和尺寸虽然不如汽车零部件，但它的数量大、覆盖面广，总消耗量也是巨大的，成为拉动全球镁消耗量增加的另一重要因素。随着消费者对轻、薄、短、小以及时尚新潮的要求越来越高，在3C产品的外壳应用上，镁合金已有逐渐取代ABS、PC等材料的趋势。

在移动电话、笔记本式计算机、CD机、摄影机、投影仪、MD、录像机等方面利用镁合金，可使之小型轻便化并增强抗电磁干扰能力。计算机生产厂越来越多地要求它的供应商提供镁合金外壳来替代塑料外壳。因为镁合金是一种很轻的金属，镁合金计算机外壳为薄壁结构（约1mm），因此比塑料外壳的质量小；另外，在外力作用下变形很小，镁合金的散热性比塑料好，这样可以使结构更紧凑和变得更小。日本正在将镁合金的应用从笔记本式计算机扩大到移动电话及数码相机等，日本国内500万像素以上的高档数码相机均用镁合金外壳。

6.其他行业的合金零件

镁合金在其他领域的应用也非常广泛，如用作链锯、民用工具、旋转式割草机面板、钓鱼卷线盘、器具盒、便携工具、手电钻、研磨机、真空吸尘器、剪草机、家用搅拌器、地板上光清洗机、血压测试仪、电影放映机、照相机、雷达显示器、卡式录音机、运动器材、计算器、邮资显示表、微型电动机、木工和瓦工用水平尺、缝纫机、太阳电池、雪地汽车和行李箱等。