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歷史記錄

鎂合金材料的發(fā)展歷程是怎么樣的?

對(duì)于鎂合金,相信多數(shù)人都聽(tīng)過(guò)但是沒(méi)怎么使用過(guò),也就是一些簡(jiǎn)單的基礎(chǔ)了解,今天呢鉅寶鎂合金材料公司帶大家了解一下鎂合金材料的發(fā)展歷程是怎么樣的,希望可以幫助大家認(rèn)識(shí)清楚的了解鎂合金材料。

 1755 年,英國(guó)人普拉克正式確立鎂的存在。

1808年,英國(guó)化學(xué)家戴維利用電解汞和氧化鎂的混合物制得了鎂汞劑,這一時(shí)間被認(rèn)為是金屬鎂的誕生。經(jīng)過(guò)20年之后即1828年,法國(guó)科學(xué)家布塞才用鉀還原熔融氧化鎂制得了純鎂,這是第一次以熱金屬制程制出金屬鎂。


鎂合金


1833年, araday 首先使用電解法將鎂從氯化鎂中還原出來(lái)。

1852年,德國(guó)科學(xué)家 Robert  Bunsen 建立一個(gè)電解單元,為目前電解無(wú)水氯化鎂單元的前身。

第一次世界大戰(zhàn)期間,因飛機(jī)對(duì)鋁合金的需求大增,連帶產(chǎn)生鎂合金的需求,使得當(dāng)時(shí)全球鎂的年產(chǎn)量達(dá)到3000-5000噸。 

1927年,高強(qiáng)度鎂合金MgAl9Zn( 即現(xiàn)在還廣泛應(yīng)用的鎂合金 AZ91)誕生,這是鎂合金發(fā)展史上的一個(gè)劃時(shí)代標(biāo)志。

1930年間,德國(guó) Alder 工廠在一輛汽車上采用了73.8kg的鎂合金,為第一次應(yīng)用于汽車零組件的創(chuàng)舉。

1935年,蘇聯(lián)的飛機(jī)設(shè)計(jì)師在其飛機(jī)的金屬材料中,也采用了80%的鎂合金。隨后,德國(guó)福斯汽車于1936年將金龜車上的傳動(dòng)系統(tǒng)零組件采用鎂制品,成為全球第一個(gè)量產(chǎn)鎂制零組件的公司。

1941年,L.M.Pidgeon 在加拿大發(fā)明了硅鐵還原制程。

1951年,Norsk Hydro 建立了 I.G.制鎂工廠,并以此技術(shù)成為全球最大的鎂供貨商。

1960年代,人們開(kāi)始嘗試高性能轎車的鎂合金輪圈,但由于 AZ91 合金的延性太低,因此早期第一批輪圈是用AZ81,并采用砂型或低壓鑄造的方法制造,并加以熱處理。但是,為了滿足對(duì)輕質(zhì)輪圈的不斷高漲的需求,Dow、Fiat 和 Cromodora 于1966 年共同開(kāi)發(fā)  AM60合金,結(jié)果證明十分符合輪圈的需求。

1970年代中期,鎂合金在汽車上的用量因?yàn)楦K构就V规V合金在金龜車上的應(yīng)用而開(kāi)始回落,當(dāng)時(shí)很多人基于價(jià)格不穩(wěn)定、成形困難和耐蝕性能低等方面的考慮,認(rèn)為鎂合金壓鑄件不可能成為未來(lái)汽車的最好選擇。但是到70年代末,隨著國(guó)際性能源危機(jī)的臨近,汽車工業(yè)再次將投資的焦點(diǎn)轉(zhuǎn)向了輕質(zhì)的鎂合金材料。美國(guó)和德國(guó)政府也參與進(jìn)來(lái),組織了一系列的研究項(xiàng)目,以達(dá)到減輕汽車重量、節(jié)省能源的目的。

到了1980年代,鎂合金材料因?yàn)榘l(fā)現(xiàn) Fe、Ni、Cu 等雜質(zhì)元素以及Fe與 Mn的比例對(duì)鎂合金耐蝕性的影響非常之大,為此而開(kāi)發(fā)了高純度的新一代的壓鑄鎂合金AZ91D 等,使得耐蝕性能比原來(lái)的AZ91A、AZ91B、AZ91C提高10倍以上,并在耐鹽霧腐蝕能力方面超過(guò)了鋁合金A380。另外,因?yàn)榕c冷室壓鑄機(jī)匹配的鎂合金熔煉技術(shù)的日臻成熟與進(jìn)步,使得1980年代鎂合金得到快速應(yīng)用。尤其北美地區(qū)在“平均燃油標(biāo)準(zhǔn)”的要求下,政府和社會(huì)投入大量的人力和物力研究,積極推動(dòng)汽車業(yè)中鎂合金壓鑄件的應(yīng)用,使得采用鎂合金來(lái)減輕汽車重量成為一個(gè)發(fā)展的重點(diǎn)。

1993年,在美國(guó)能源部的支持下,由福特、通用和克來(lái)斯勒組成的三大汽車集團(tuán)聯(lián)合制定了 PNGV計(jì)劃,積極開(kāi)發(fā)汽車業(yè)需求的鎂合金零組件。而德國(guó)也于1996年推動(dòng)MADICA計(jì)劃,大幅提升鎂在汽車上的應(yīng)用。

1996年,鎂合金也開(kāi)始應(yīng)用在3C產(chǎn)品上,如日本SONY公司在1996年將鎂合金應(yīng)用于手提式攝錄像機(jī)外殼及VAIO 筆記本電腦外殼, Toshiba 公司則將鎂合金應(yīng)用于筆記本電腦外殼;之后,受到家電回收法的限制下,鎂合金在電子、計(jì)算機(jī)及通信產(chǎn)品外殼的使用量更顯著地增加。


鎂合金


我國(guó)鎂工業(yè)起步較晚,1957年,撫順?shù)X廠建成一條3000噸/年的鎂生產(chǎn)線,采用電解法工藝,從而結(jié)束了中國(guó)不能生產(chǎn)金屬鎂的歷史。70年代初,民和鎂廠開(kāi)始建設(shè)。1989年,該廠產(chǎn)能為4000噸的電解法煉鎂系統(tǒng)正式建成投產(chǎn)。遵義鈦廠也在此期間建成并投產(chǎn),產(chǎn)能大約為3000噸/年。這種狀況一直持續(xù)到了1987年,之間中國(guó)的鎂需求50%以上仍依賴進(jìn)口。這個(gè)階段是中國(guó)鎂工業(yè)的起步期,跨度較大,產(chǎn)能大約維持在10000噸,工藝全部采用電解法。

從80年代后期到90年代中期,由于我國(guó)在70年代在熱法煉鎂方面取得的一些新的科研成果開(kāi)始推廣利用,使得很多鎂廠陸陸續(xù)續(xù)開(kāi)始投資建設(shè),但規(guī)模普遍偏小,從500噸/年到3000噸/年不等。1995年我國(guó)第三次全國(guó)工業(yè)普查報(bào)告稱,我國(guó)的鎂產(chǎn)量大約在93593噸左右,其中河南省最多,其次是山西省。

 從1995到1999年初,是鎂工業(yè)曲折發(fā)展,不斷調(diào)整和深加工開(kāi)始發(fā)展的時(shí)期。

1995年5月,美國(guó)對(duì)我國(guó)實(shí)行反傾銷制裁,對(duì)純鎂征收108.26%的反傾銷稅。鎂國(guó)際市場(chǎng)價(jià)格開(kāi)始下跌,延續(xù)到1996年底,造成大量鎂廠關(guān)閉和破產(chǎn),行業(yè)進(jìn)入第一輪調(diào)整期,全國(guó)鎂產(chǎn)量有所下降。1996年全國(guó)的鎂產(chǎn)量大約為73000噸。1997年,中國(guó)鎂產(chǎn)量開(kāi)始再次恢復(fù)增長(zhǎng),當(dāng)年大約生產(chǎn)了92000噸的原鎂,產(chǎn)能則為180000噸/年。是年,印度開(kāi)始對(duì)中國(guó)產(chǎn)所有鎂產(chǎn)品征收反傾銷稅。

1998年,歐盟開(kāi)始對(duì)產(chǎn)于中國(guó)的純鎂征收31.7%的反傾銷稅,產(chǎn)業(yè)又一次開(kāi)始大規(guī)模的調(diào)整。其時(shí)全國(guó)鎂生產(chǎn)企業(yè)約有120家左右,產(chǎn)能大約在200000噸/年,產(chǎn)量也達(dá)到了120000噸。國(guó)內(nèi)消費(fèi)開(kāi)始起步。據(jù)當(dāng)年了解,上海乾通汽車附件有限公司已開(kāi)始向上海大眾汽車提供鎂制壓鑄件,每年消耗約3000噸的鎂合金。

1999年中期,國(guó)土資源部和國(guó)家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會(huì)聯(lián)合發(fā)布包括“鎂冶煉項(xiàng)目”的禁止供地目錄,顯示了國(guó)家對(duì)調(diào)整鎂產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),控制鎂冶煉無(wú)序建設(shè)和生產(chǎn)的關(guān)注。

從1999年開(kāi)始,世界鎂工業(yè)進(jìn)入一個(gè)大發(fā)展時(shí)期,除中國(guó)以外其他國(guó)家的原鎂改擴(kuò)建和新增項(xiàng)目達(dá)到了35個(gè)以上,其中澳大利亞就有26個(gè)。在中國(guó),一些大型企業(yè)開(kāi)始擴(kuò)建,下游加工,特別是鎂粉項(xiàng)目出現(xiàn)過(guò)熱狀況,國(guó)內(nèi)的研發(fā)也開(kāi)始進(jìn)入一個(gè)高潮。由于擔(dān)心歐盟提高反傾銷稅稅率,企業(yè)競(jìng)相壓價(jià)出口,迫使一些成本不占優(yōu)勢(shì)的企業(yè)退出鎂市場(chǎng),而產(chǎn)能則開(kāi)始進(jìn)一步向山西和寧夏集中。

2000年8月,美國(guó)國(guó)際貿(mào)易委員會(huì)宣布,繼續(xù)對(duì)中國(guó)產(chǎn)純鎂征收108.23%的反傾銷稅;10月,歐盟宣布,對(duì)來(lái)自中國(guó)的鎂錠和“假鎂合金”征收63.4%的反傾銷稅,或執(zhí)行2622歐元/噸的限價(jià)。市場(chǎng)更加狹小,意味著競(jìng)爭(zhēng)將更加慘烈,大多企業(yè)都處于虧損或微利狀態(tài),當(dāng)年鎂產(chǎn)量達(dá)到了約200000噸左右。從2000年已經(jīng)開(kāi)始,中國(guó)鎂行業(yè)進(jìn)入第三輪調(diào)整。這是一場(chǎng)耐力的比賽,最終經(jīng)過(guò)2001年市場(chǎng)血洗的企業(yè),目前基本上已經(jīng)成為生產(chǎn)和出口的主力軍。2001年9月,美國(guó)開(kāi)始對(duì)中國(guó)產(chǎn)粒狀鎂征收306.56%的反傾銷稅。

2007年之前,原鎂價(jià)格一直在2萬(wàn)元以下徘徊。2007年5月以來(lái),由于奧運(yùn)會(huì)停產(chǎn)、國(guó)際炒家的炒作、以及相傳的中國(guó)制造航空母艦需要大量的鎂轉(zhuǎn)換鈦金屬等原因,國(guó)內(nèi)外鎂錠價(jià)格瘋狂上漲,2008年6月鎂價(jià)已經(jīng)達(dá)到3.8萬(wàn)元/噸,甚至超過(guò)鎂合金的售價(jià)。奧運(yùn)會(huì)前,鎂價(jià)開(kāi)始急速下跌,加上金融危機(jī)的到來(lái),國(guó)際鎂價(jià)回落到2萬(wàn)元以下的水平。鎂價(jià)的大幅波動(dòng),給剛剛起步的中國(guó)鎂合金壓鑄業(yè)帶來(lái)了沉重的打擊。

鎂合金的發(fā)展歷史就是一部稀土鎂合金的研發(fā)歷史,早在20世紀(jì)30年代就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)稀土對(duì)于提高鎂合金的性能具有重大作用。但國(guó)外出于缺乏稀土資源以及使用稀土價(jià)格昂貴等方面的考慮,曾經(jīng)開(kāi)發(fā)了系列不含有稀土,而含有Si、Ca、Sr 合金的耐熱鎂合金,然而其綜合性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于含有稀土的鎂合金。例如,含有稀土的AE42 鎂合金具有良好的抗高溫蠕變性能,在同等測(cè)試條件下比不含有稀土的AS21 耐熱鎂合金的蠕變強(qiáng)度幾乎提高了一倍。

隨著合金技術(shù)和鑄造工藝不斷改善,通過(guò)加入稀土等元素后,稀土鎂合金能夠克服普通鎂合金的強(qiáng)度和抗高溫蠕變性能較差的應(yīng)用缺陷,在流動(dòng)性、成型能力、抗裂變能力等多方面表現(xiàn)出較普通鎂合金明顯的性能與質(zhì)量?jī)?yōu)勢(shì)。

與普通鎂合金相比,含有稀土的鎂合金在阻燃、提高機(jī)械性能、耐腐蝕性能以及抗高溫蠕變性能等方面都有明顯改善。國(guó)內(nèi)外研究結(jié)果表明,稀土元素多呈三價(jià),可用以增強(qiáng)鎂(呈二價(jià))原子間的結(jié)合力,減少原子擴(kuò)散速度;部分稀土元素在鎂中有較大固溶度(釔為12.6%、鈧為24.9%),可以實(shí)現(xiàn)固溶強(qiáng)化、沉淀強(qiáng)化,以提高合金性能;部分稀土元素(如鈰和鑭等)與鎂、鋁和其他合金元素(如鋅、鋯、錳等)形成高熔點(diǎn)、熱穩(wěn)定性好的金屬間化合物,可以實(shí)現(xiàn)彌散強(qiáng)化,從而提高耐熱、抗高溫蠕變等性能。同時(shí),稀土元素在鎂合金熔煉過(guò)程中具有凈化、細(xì)化和合金化作用。

鉅寶鎂合金材料公司認(rèn)為:從目前的市場(chǎng)應(yīng)用情況來(lái)看,,鎂合金將作為鋁合金的替代材料,未來(lái)的消費(fèi)需求將以較快的速度增長(zhǎng)。特別是加入稀土等元素后,克服了普通鎂合金的諸多不足,推動(dòng)了鎂合金產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)應(yīng)用,將進(jìn)一步促進(jìn)鎂合金行業(yè)的發(fā)展。

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