开县镁合金带镁合金带轴
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镁合金材料产业发展现状的基础上,分析了其发展面临的国内外主要问题,展望了我国镁合金材料产业在稀土镁轻质结构合金材料、高强高导热镁合金材料、高强高导电镁合金材料、强镁合金材料等11个方面的未来市场需求前景。面向2030年和2035年的阶段性发展规划,本文从提高自主创新能力、优化资源配置、加强企业合作力度、构建完善的镁合金材料整体研究体系、完善平台建设等方面提出了促进我国镁合金材料产业可持续发展的相关战略。后,从注重研究体系的构建、优化产业发展格局、构建高质产业、完善配套政策体系、构建精尖人才体系等方面提出了对策建议,以期满足国民经济、国家重大工程和社会可持续发展对镁合金材料的需求。
我国镁合金材料产业起步晚、底子薄,在应用上整体仍处于产业链和价值链的中低端。同时,相关战略政策的执行率较低,关键工艺技术与国外差距较大,设备大多依靠进口。研发所需的技术和设备常受国外出口限制,使得镁合金材料的研发面临困难,尤其是许多核心材料的研发举步维艰、性能提升缓慢、产能也严重不足。另外,相关企业研发、生产和服务的智能化水平较低,标准、检测、评价、计量和管理等支撑体系缺失,产品性能稳定性、质量一致性需要进一步提高。
随着航空、航天、新一代武器装备、高速列车以及新能源汽车等领域的不断发展,高功率密度电磁器件的数量及排布密度不断增加,而运行过程中产生的热量即时导出,否则温度过高将严重影响设备运行的稳定性和可靠性,大大缩短各类器材的使用寿命,因此如何在轻量化背景下,快速有效导出器件生热是亟需解决的重要问题。
高强高导热镁合金材料及其制品生产成套技术是支撑飞机、高速列车、汽车以及电脑等散热组件发展的基础材料及关键技术,对实现上述装备轻量化、提高系统运行稳定性和使用寿命具有重要作用,到2035年,将替代同类普通高导热合金材料使用量超过30%。传统的高导热金属如Ag、Cu,由于密度太大(分别约为10.5g/cm3、8.9g/cm3)、价格高,难以满足实际应用要求。镁合金材料具有低密度的优势,是满足应用需求的潜在材料体系之一,但常用镁合金的导热系数与铝合金相比还有明显差距,因此,导热系数>125W/(m·K)的高强高导热镁合金材料及其制品的制备加工技术是该领域发展的主要方向。
新型超塑性镁合金材料生产成本相对较低、利润较高,在镁合金材料生产和应用中竞争优势明显。已有研究表明,我国研发的新型超塑性镁合金性能指标优于日本生产的同类产品,具有室温强度高(抗拉强度>350MPa、屈服强度>250MPa),冲压过程中的超塑性变形能力强(中、低温延伸率为~200%,高温延伸率为700%~800%)。未来需进一步加强该类材料研究,为航空、航天技术领域的发展提供支撑。
Mg–Li合金的密度为1.35~1.65g/cm3,具有超轻高塑性特征,是一种超轻合金材料。美国已将Mg-Li合金应用于制造装甲输送车、航空和航天领域的非结构与次级结构件等。俄罗斯采用Mg–Li合金制成了航天器用的电器仪表件和外壳等零部件。日本把Mg-Li合金用于电子产品壳体和音响振膜等。我国近年来将Mg-Li合金应用于卫星仪表壳体件的制造中。在未来,随着研究的深入及技术的发展,超轻Mg-Li合金将会在航空、航天、汽车、计算机、通信和消费电子产品等领域有着更加深入广泛的应用。
目前,耐高温系镁合金已经在汽车发动机罩盖、缸体、引擎活塞及高速舱体等零部件上有着广泛应用。目前,各国研究者关于耐高温系镁合金的研究大部分还是聚焦于Mg、Al、Zn系的性能调控及稀土元素的合金化行为。其中,高温力学性能好的是以Mg-Gd系为代表的的镁稀土合金体系。目前亟需解决同步提高强度和塑性的问题,具体措施包括控制析出相形态分布、细化组织和降低杂质含量。另外,镁合金铸造性能应被重视,即合金设计时需综合考虑力学性能和铸造性能。就性能指标而言,强(强度>400MPa)耐热(使役温度>250℃)镁合金是目前国家亟需攻关的一类关键材料。随着技术不断地开发与发展,耐高温系镁合金将会在汽车动力系统部件、航天等对材料强度、耐高温能力及材料轻量化有着苛刻要求的领域中得到广泛应用。