進入21世紀,資源和環(huán)境已成為人類可持續(xù)發(fā)展的首要問題。隨著金屬材料消耗量的急劇上升和科學技術(shù)的飛速發(fā)展,大規(guī)模生產(chǎn)工藝的出現(xiàn)和廣泛使用,地球表殼的資源日趨貧化。鎂作為一種輕質(zhì)工程材料,其潛力尚未充分挖掘出來,開發(fā)利用技術(shù)還遠不如鋼鐵、銅、鋁等成熟。因此,在許多傳統(tǒng)金屬礦產(chǎn)資源趨于枯竭的今天,加速開發(fā)鎂合金的應用,對保持社會可持續(xù)發(fā)展也就具有著重要的戰(zhàn)略意義。
被譽為21世紀綠色金屬結(jié)構(gòu)材料的鎂合金材料,被廣泛運用于汽車、摩托車、機械、航空、航海、國防等領(lǐng)域,金屬鎂的需求量每年以20%的速度快速增長。雖然我國鎂工業(yè)還沒有擺脫群雄混戰(zhàn)的局面,國內(nèi)鎂產(chǎn)品應用市場也還未成熟,但從目前國內(nèi)鎂合金產(chǎn)業(yè)的態(tài)勢來看:中國鎂合金產(chǎn)業(yè)前景廣闊。
一、資源優(yōu)勢得天獨厚
我國是鎂金屬生產(chǎn)大國,鎂的蘊藏豐富,鎂資源占全球總儲量的22.5%。我國的菱鎂礦資源總量31.45億噸,符合煉鎂要求的一、二級礦占78%。同時,儲量巨大的白云石礦和青海的鹽湖,也含有十分豐富的鎂資源。白云石資源已探明儲量在40億噸以上,青海鹽湖氯化鎂32億噸,硫酸鎂16億噸。較低的投資成本,豐富的煤炭資源,低成本的原料供應,以及充裕的勞動力優(yōu)勢,都使鎂在中國的生產(chǎn)具有良好的經(jīng)濟性和競爭性。我國的原鎂產(chǎn)量占全球產(chǎn)量的40%,是世界上第一大鎂生產(chǎn)國和出口國。2001年全國原鎂產(chǎn)量約20萬噸,出口16.5萬噸。中國目前共有鎂生產(chǎn)企業(yè)100余家,其中年生產(chǎn)能力在10000噸以上的有3家,3000噸以上的有22家,1000-3000噸的有50余家。
二、鎂合金市場空前繁榮
鎂是繼鋼鐵、鋁之后的第三大金屬工程材料,具有許多優(yōu)良的性能,應用前景極為廣泛。但由于受價格昂貴和技術(shù)方面的限制,長期以來只少量應用于航空航天等軍事工業(yè),被稱為"貴族金屬"。 九十年代以來,在日益嚴重的資源和環(huán)境的雙重壓力下,全球掀起了鎂合金開發(fā)應用熱潮,世界各工業(yè)發(fā)達國家從戰(zhàn)略高度紛紛出臺大型研究計劃推動鎂合金在交通、計算機、通訊、消費類電子、國防軍工等諸多領(lǐng)域的應用。隨著技術(shù)和價格兩大瓶頸的突破,全球鎂的用量以每年20%的幅度快速增長,這在近代工程金屬材料的應用中是前所未有的。大規(guī)模開發(fā)和利用鎂合金的時代已經(jīng)到來。
1 、鎂合金在汽車中的應用
二十世紀末,能源危機日趨嚴重,環(huán)保法規(guī)日益嚴格,使現(xiàn)代汽車減重節(jié)能的要求不斷高漲,輕量化已成為汽車選材的主要發(fā)展方向。汽車質(zhì)量每降低100kg,每百公里油耗可減少0.7L,汽車自重每降低10%,燃油效率可以提高5.5%,故發(fā)達國家不斷加強對汽車等交通工具能源消耗和廢氣污染的限制,促使汽車制造廠重視汽車的輕量化發(fā)展。鎂合金作為工業(yè)應用最輕的金屬材料和良好的阻尼減震性能,具有在體積相同時比鋁合金輕36%、鋅合金輕73%、鋼輕77%的特點,成為汽車輕量化的首選材料,其開發(fā)應用受到了各國的重視。福特汽車公司于1998年推出的輕質(zhì)概念車P2000,計劃使用103 kg的鎂合金零部件。然而,從總體來看,目前鎂合金在汽車上的用量還很少,每部車在0.5~17kg之間變化,平均使用量為3 kg。根據(jù)汽車中典型鎂構(gòu)件的估計重量及統(tǒng)計,每輛汽車上鎂件的重量可達到50~80kg。到2006年,若每輛轎車僅使用40kg鎂壓鑄件,按現(xiàn)在轎車的總產(chǎn)量5000萬輛計算,則可達到2000kt的用量。隨著鎂合金成形工藝技術(shù)的進一步提高,新開發(fā)的鎂合金結(jié)構(gòu)件將采用高性能的鎂合金(如變形鎂合金等),鎂合金在汽車上的應用潛力將進一步發(fā)揮。
2、在3C電子產(chǎn)品中的應用
鎂合金在電子工業(yè)中的應用也具有很大的潛力。眾所周知,電子工業(yè)是當今發(fā)展最為迅速的行業(yè),數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展導致各類數(shù)字化電子產(chǎn)品的不斷涌現(xiàn)。電子元器件越來越趨于高度集成化和小型化,便攜式電腦、數(shù)碼攝錄象機、數(shù)碼照相機、手機等日新月異,更新速度之快令人瞠目結(jié)舌。鎂合金由于具有比強度高、導熱導電性好、電磁屏蔽性能好以及環(huán)境兼容性能,可代替塑料殼體滿足3C(計算機、通訊、消費類電子)產(chǎn)品輕、薄、小型化、高集成以及嚴格的環(huán)保要求,在信息產(chǎn)業(yè)中得到了廣泛的應用。目前在日本已經(jīng)有大量電子產(chǎn)品采用鎂合金作為外殼材料。
三、鎂合金產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展勢頭強勁
鎂具有豐富的資源,鎂合金的應用研究和開發(fā)符合汽車工業(yè)、電子工業(yè)和航天工業(yè)的發(fā)展要求,因而受到了各國政府、企業(yè)和科技界的高度重視。我國也將"鎂合金應用與開發(fā)"列為國家計委和科技部聯(lián)合下發(fā)的"十五"國家科技發(fā)展規(guī)劃中材料領(lǐng)域的重點任務,同時"鎂合金應用開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化"作為十五計劃的第一批項目已在2001年8月正式啟動。最終目標是充分發(fā)揮我國的鎂資源優(yōu)勢,通過建立鎂合金技術(shù)創(chuàng)新體系,加強鎂合金應用開發(fā),建立具有國際競爭力的鎂合金高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)群,將鎂資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟優(yōu)勢。
項目正式啟動一年多時間內(nèi),共投入國撥經(jīng)費4100萬元,吸引各方面資金近6億元;全國共有21個省市自治區(qū)計劃單列市的4個研究院所、7所高校、20家企業(yè)直接參與了項目實施;在20家企業(yè)中,有10家是在國家啟動鎂合金戰(zhàn)略研究后新成立的股份公司。按照科技部在鎂合金應用開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化方面的總體戰(zhàn)略部署,目前取得了顯著的階段性成果,初步建立了鎂合金技術(shù)研發(fā)到產(chǎn)業(yè)化試點的技術(shù)研發(fā)體系,突破了一批前沿核心技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù),在全國建立了一批產(chǎn)業(yè)化示范基地。例如:有色研究總院已開發(fā)出高品質(zhì)新型鎂合金,清華與香港力勁公司開發(fā)出三種新型鎂合金專用壓鑄機,青島金谷鎂業(yè)為海爾等家電企業(yè)開發(fā)出電子殼體并批量生產(chǎn)。各地建立了一批鎂合金研發(fā)中心和實驗室,已申請專利30余項?萍疾扛咝录夹g(shù)發(fā)展及產(chǎn)業(yè)化司的劉兵用這樣一句話概括了目前我國鎂產(chǎn)業(yè)開發(fā)利用的格局:北到長春、沈陽,南到珠江三角洲,西到寧夏、青海等西部鎂資源豐富地區(qū),東到膠東半島、長江三角洲,我國鎂產(chǎn)業(yè)已呈蓄勢待發(fā)之勢。
四、從鎂資源大國到鎂產(chǎn)業(yè)強國
雖然我國是鎂資源大國,也是世界上最大的鎂生產(chǎn)國和出口國,但我們應該清醒的認識到,我們并非鎂產(chǎn)業(yè)強國。首先,全國有上百家鎂生產(chǎn)企業(yè),為了出口無序競爭,竟相壓價,受價低于成本,與世界鎂行業(yè)平均價格倒掛;其次,應用開發(fā)嚴重滯后,技術(shù)和設備落后,產(chǎn)品技術(shù)含量低;再次,國內(nèi)應用少,內(nèi)需量少,80%以上作為初級原料低價出口,屬于典型的以犧牲資源和環(huán)境為代價的原料出口型工業(yè),已連續(xù)幾次被歐盟視為傾銷,企業(yè)面臨嚴重壓力。
隨著我國西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實施和加入WTO,以及國際產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整,全球制造業(yè)中心正在向中國大陸轉(zhuǎn)移,中國鎂業(yè)正面臨重大的歷史機遇與挑戰(zhàn)。我們應該實施科技公關(guān),盡快形成具有獨立知識產(chǎn)權(quán)的鎂合金深加工技術(shù)體系,開發(fā)我國自己的鎂合金加工產(chǎn)業(yè)。政府要有計劃的引導和扶持先進的大型骨干企業(yè)走兼并和重組的道路,使企業(yè)做大做強,這樣才能在國際市場上與跨國公司展開競爭。雖然我國在傳統(tǒng)的鋼鐵、鋁等基礎(chǔ)材料方面長期落后于世界,但我們有理由相信,在各方面的共同努力下,在新的世紀里,我國必將在新一代綠色輕質(zhì)工程材料--鎂合金的開發(fā)應用及產(chǎn)業(yè)化上實現(xiàn)跨越式發(fā)展,成為世界最強。
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