鎂及鎂合金的重要性越來(lái)越受到全球的廣泛關(guān)注。近年來(lái)，中國(guó)寶武集團(tuán)、中鋁集團(tuán)、青海鹽湖等國(guó)家特大型領(lǐng)軍企業(yè)積極布局參與和助力中國(guó)鎂產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，已成為我國(guó)鎂產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要力量。而重慶大學(xué)國(guó)家鎂合金材料工程技術(shù)研究中心積極與這些大型企業(yè)合作，參與國(guó)家級(jí)重大項(xiàng)目研發(fā)，成為鎂合金發(fā)展的重要研發(fā)基地。重慶大學(xué)主辦的鎂合金國(guó)際期刊《Journal of magnesium and alloys》2019年影響因子為7.115，在全球同類刊物中排名第二，展現(xiàn)出我國(guó)在材料領(lǐng)域重要的國(guó)際影響力。
與此同時(shí)，世界各國(guó)高度重視鎂及鎂合金標(biāo)準(zhǔn)的修訂和出版，鎂行業(yè)參與ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的制修訂非常活躍。全球鎂及鎂合金研究者的人數(shù)大幅度增長(zhǎng)，一批高水平論文已出現(xiàn)在《自然》《科學(xué)》等頂級(jí)刊物中，我國(guó)在鎂基材料領(lǐng)域的多個(gè)研究方向已經(jīng)處于世界前沿。
為了更多地了解我國(guó)鎂工業(yè)的發(fā)展方向和研究成果，5月中旬，記者采訪了全國(guó)人大代表、中國(guó)工程院院士、重慶市科協(xié)主席、重慶大學(xué)教授、中國(guó)有色金屬報(bào)社顧問(wèn)潘復(fù)生，他向記者介紹了鎂及鎂合金材料當(dāng)前的發(fā)展現(xiàn)狀、應(yīng)用潛力與市場(chǎng)前景，從他的談話中，不由讓人對(duì)鎂基材料的發(fā)展?jié)摿Τ錆M期望。
鎂合金技術(shù)研發(fā)碩果累累
重慶大學(xué)國(guó)家鎂合金研究工程技術(shù)中心是我國(guó)最早的鎂合金研究院所，初期就承載著我國(guó)鎂合金材料技術(shù)研發(fā)重大項(xiàng)目的開發(fā)和推廣，當(dāng)前，已經(jīng)成為鎂合金研發(fā)的重要基地。潘復(fù)生介紹說(shuō)，在鎂合金結(jié)構(gòu)材料開發(fā)方面，重慶大學(xué)發(fā)展了“鎂合金固溶強(qiáng)化增塑”合金設(shè)計(jì)理論，已成為解決鎂合金強(qiáng)度和塑性平衡優(yōu)化的一條新途徑?；?ldquo;鎂合金固溶強(qiáng)化增塑”理論的發(fā)展和應(yīng)用，重慶大學(xué)開發(fā)了一批高性能鎂合金，10多個(gè)牌號(hào)已進(jìn)入國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)或國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)，其中，高強(qiáng)鑄造鎂合金的抗拉強(qiáng)度超過(guò)350MPa，延伸率超過(guò)10%；低成本低無(wú)稀土高塑性鎂合金的抗拉強(qiáng)度達(dá)到425MPa，延伸率達(dá)到了11%；含Mn低成本鎂合金的塑性達(dá)到52%，含Li鎂合金的塑性達(dá)到56%。
另外，采用常規(guī)裝備和工藝，重慶大學(xué)、北京工業(yè)大學(xué)共同開發(fā)的一批超高強(qiáng)鎂合金，塑性達(dá)到10%左右，強(qiáng)度超過(guò)550MPa。還采用特種加工技術(shù)，與中南大學(xué)等共同開發(fā)出高強(qiáng)變形鎂合金，抗拉強(qiáng)度超過(guò)710MPa，屈服強(qiáng)度達(dá)到650MPa以上。
基于Ti增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料金屬增強(qiáng)特性，重慶大學(xué)提出了“顆粒強(qiáng)化增塑”復(fù)合強(qiáng)韌化新原理，初步開發(fā)的AZ91-5Ti復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和斷后伸長(zhǎng)率和AZ91相比，均實(shí)現(xiàn)了大幅度同步增長(zhǎng)。
材料的研發(fā)促進(jìn)了鎂合金制備加工技術(shù)的提升。潘復(fù)生說(shuō)，以導(dǎo)彈殼體、大型汽車輪轂和坦克負(fù)重輪等輪盤件為對(duì)象，發(fā)展了高強(qiáng)韌鎂合金累積大比率鍛造技術(shù)和半開放式鍛造技術(shù)，實(shí)現(xiàn)鎂合金大型鍛件成形與性能的統(tǒng)一，突破大型鍛件強(qiáng)韌化性能與尺寸精度協(xié)同調(diào)控技術(shù)瓶頸。目前，國(guó)內(nèi)一批新型制備加工技術(shù)體現(xiàn)了重要的應(yīng)用前景，例如，熔體自純化技術(shù)、電磁輔助的凝固技術(shù)、低溫?cái)D壓技術(shù)、在線扭轉(zhuǎn)擠壓技術(shù)、襯板軋制技術(shù)、復(fù)合軋制技術(shù)、旋鍛技術(shù)等。
潘復(fù)生向記者介紹了近期國(guó)內(nèi)科研院所的重大研究成果，及鎂合金重大推進(jìn)項(xiàng)目。他列舉了多項(xiàng)新技術(shù)新工藝：重慶大學(xué)等發(fā)展的新型鎂合金非對(duì)稱加工技術(shù)（非對(duì)稱擠壓和鍛擠一體化等）的理論和工藝均有重要進(jìn)展；上海交通大學(xué)等開發(fā)的鎂合金復(fù)合鍛造工藝等有了新的突破；東北大學(xué)、重慶大學(xué)等開發(fā)的鎂合金帶卷擠壓和軋制開始向產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)；北京科技大學(xué)、中科院金屬研究所等發(fā)展的殘余應(yīng)力定向消除技術(shù)在厚板產(chǎn)品殘余應(yīng)力的消減上效果顯著；西安交通大學(xué)等在高純鎂的制備上已形成一批技術(shù)成果；上海交通大學(xué)等基于Ce元素改性拓寬了鎂-鋁系合金鍛造熱加工圖安全峰值區(qū)對(duì)應(yīng)加工參數(shù)，提出了不同鍛造溫度和應(yīng)變速率下的失穩(wěn)判據(jù)，為實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)鎂-鋁系合金大變形量鍛造提供了依據(jù)。
拓展鎂基結(jié)構(gòu)材料應(yīng)用空間
潘復(fù)生說(shuō)，在鎂合金結(jié)構(gòu)材料方面，原有應(yīng)用領(lǐng)域的增加和新的應(yīng)用領(lǐng)域拓展，有望使鎂合金結(jié)構(gòu)材料的產(chǎn)量翻倍，幾年內(nèi)突破百萬(wàn)噸級(jí)可能成為現(xiàn)實(shí)。他說(shuō)，重慶大學(xué)與寶武集團(tuán)、中鋁集團(tuán)的合作正在積極推動(dòng)之中。汽車特別是新能源汽車對(duì)輕量化需求越來(lái)越迫切，儀表盤、中控支架、電池箱等鎂合金零部件的應(yīng)用量有望大幅度增加。在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用，特別是建筑模板和可移動(dòng)建筑有可能成為鎂合金結(jié)構(gòu)材料一個(gè)快速增加的新型增長(zhǎng)點(diǎn)。潘復(fù)生說(shuō)，就建筑模板而言，一旦技術(shù)完全突破，鎂合金模板的年應(yīng)用量就可能超過(guò)百萬(wàn)噸，中國(guó)有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)對(duì)此極為關(guān)注，正在積極推動(dòng)。鎂合金結(jié)構(gòu)材料的功能化特點(diǎn)有望推動(dòng)鎂合金結(jié)構(gòu)材料在信息產(chǎn)業(yè)、軍工、航空航天、石油化工等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)更大規(guī)模的應(yīng)用，特別是可溶性鎂合金在石油天然氣領(lǐng)域有很大的應(yīng)用市場(chǎng)。鎂基復(fù)合材料作為金屬基復(fù)合材料的新領(lǐng)域，其開發(fā)應(yīng)用對(duì)全球金屬基復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)都可能產(chǎn)生重要影響。
突破鎂基功能材料技術(shù)創(chuàng)新
潘復(fù)生說(shuō)，在鎂基功能材料領(lǐng)域，鎂基生物材料和鎂基儲(chǔ)能材料前景廣闊。鎂合金生物材料正在向應(yīng)用領(lǐng)域推進(jìn)，生物相容性好、可降解等特點(diǎn)對(duì)新一代生物材料的開發(fā)應(yīng)用提供了一條新途徑，應(yīng)用市場(chǎng)有望達(dá)千億元以上。重慶大學(xué)和四川大學(xué)及相關(guān)公司和應(yīng)用單位合作，正積極推進(jìn)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。鎂基儲(chǔ)氫材料、鎂電池等作為新一代儲(chǔ)能材料已開始受到國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注，一旦成功有可能實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能領(lǐng)域的顛覆性革命。鎂基儲(chǔ)氫材料在金屬儲(chǔ)氫材料中具有體積儲(chǔ)氫密度大、工作壓力低、安全性好等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)解決氫能工業(yè)特別是氫能汽車的儲(chǔ)運(yùn)瓶頸有望提供新途徑；鎂電池具有資源豐富、能量密度高、安全性好等特點(diǎn)，對(duì)提升二次電池的安全性、降低二次電池的成本、緩解二次電池的污染都有重要作用，一旦技術(shù)突破，鎂基儲(chǔ)能材料的市場(chǎng)容量可達(dá)萬(wàn)億元以上。在鎂基儲(chǔ)氫材料和鎂電池領(lǐng)域，重慶大學(xué)已建成了一支30多人的研究團(tuán)隊(duì)，已形成一批原創(chuàng)性技術(shù)。