1、一、 从全球镁应用进程和生产工艺看镁产业发展的方向（一） 金属镁及镁合金的应用1. 金属镁的应用金属镁的主要用途有以下几个方面：（1）生产难熔金属的 还原剂 。镁可作为生产钛、锆、铪、铍、硼的 还原剂，尤其用作生产金属钛的还原剂用量在逐年增加。（2）铝合金的添加元素。（3）球墨铸铁 的球化剂。（4）钢铁脱硫的脱硫 剂。（5）高贮能材料。 镁在常压、523条件下和氢作用生成氢化镁，在低 压或稍高温度下又能释放出氢，是良好的贮氢材料。（6）烟火。镁粉可广泛用于生产焰火、礼花、信号 弹、照明弹、燃 烧弹。 2. 镁合金应用（1）镁合金的特性 重量轻。镁合金比钢轻 77%，比铝合金轻 35%，是常用结
2、构金属材料中最轻的。 比强度、比刚度高。在同等条件下， 1 公斤镁合金的坚固程度等同于 2.1公斤的钢、 1.8 公斤的铝，如用镁合金代替工程塑料，厚度可降低 64%，重量可减轻 36%。 耐冲击，阻尼吸震性能优良。 镁合金抵抗震动及降低噪音的性能是铝合金的 1050 倍，相同冲击下，耐冲 击厚度仅为工程塑料的 1/3。 散热性好。其热传导系数是塑料的 150 倍，适用于高散热要求的电子产品。 防电磁波干扰，屏蔽性能良好。 铸造成型性优良。可压铸制造形状复杂的零部件和厚度超薄的外壳件，最薄可达 0.45mm，而工程塑料最薄为 1.22mm。 良好的电化学作用，主要用于牺牲阳极。 可完全回收再利
3、用，是绿色环保产品。 （2）镁合金的主要 应用领域镁合金主要应用于航空航天工业、汽车工业、摩托 车和自行车、船舶工 业、通讯电子工业、国防工业、牺牲阳极和其他方面。镁合金汽车零件的好处可简单归纳为：密度小，可减轻整车重量，间接减少燃油消耗量；镁合金的比强度高于铝合金和钢，比刚度接近铝合金和钢，能够承受一定的负荷； 镁合金具有良好的铸造性和尺寸稳定性，容易加工，废品率低；镁合金具有良好的阻尼系数，减振量大于铝合金和铸铁，用于壳体可降低噪音，用于座椅、轮圈可以减少振 动，提高汽 车的安全性和舒适性。镁合金压铸件在汽车上的应用已经显示出长期的增长态势，在过去十年里，其年增长速度超过15%。（二） 镁
4、行业发展前景1. 应用领域的逐步扩大推动镁的需求量增加如前所述，皮江法在中国得到了广泛而迅速的发展，因其成本低廉、品 质优良，中国镁产量日渐增长，逐步占有了全球市场的 80%，随着全球工业化的迅速发展，金属镁及镁合金越来越多地应用于各个领域，突出表现在汽车工业、 铝合金生产、 镁合金压铸件及金属 还原等领域。由于 镁及 镁合金在各领域的应用不断拓宽，市 场对镁的需求大幅增 长。从 2004 年起，国内的金属镁需求量持续扩大，国内镁产品出口依存度不断降低，金属镁深加工快速优化升级。我国已成为全球最具增长性的镁应用市场，并正在从全球镁原料供应基地逐步向镁材料供应基地和零部件制造基地转化。 2008
5、 年中国国内消耗镁产品约 15 万吨，自当年起成为世界第一镁消费大国。从 2008 年至今，国内镁消耗量因金融危机的影响略有缩减，但从 2010 年新建的镁合金应用项目来看，主要应用领域仍然是汽车、摩托车以及自行车和 3C 产品等为主。可以 预见，这些 项目的建成上马将会进一步推动国内镁合金应用领域的扩大。2. 汽车轻量化将成为镁应用的主要领域随着人们对环境保护意识的增强，绿色产品市场迅速壮大。镁合金作为 21世纪令人瞩目的绿色工程材料，成为各国企业投资和研究的热点，也成为供应商投资开发的着眼点之一。目前，我国正在进行汽车产 品的结构调整，低排放、低污染、节 能的绿色环保汽车 逐渐成为主旋律。
6、 镁作为 加工材及各类制品使用，在各个领域越来越多，但要从数量（重量）上突破，关键还 是在于交通运输业，特 别是汽车制造业。人类社会的 发展要求汽车更加环保和降低能耗，减少尾气排放量，最有效的措施就是推动汽车轻量化，汽车制造商的眼球就盯住了使汽车减重的最佳材料镁合金。欧洲汽车回收法要求 2006 年开始轿车重量 85%以上都要达到可回收的水平，最晚于 2015 年要达到 95% 以上的可回收水平。欧盟委员会的其它法律行动还包括欧盟环境委员会制定相应章程以推动燃油经济型轿车。据汽车新闻（Automotive News）2010 年 12 月 29 日报道，根据 2016 年企业平均燃油经济指标，
7、或 CAFE 的标准，意味着克莱斯勒、福特、通用、本田、日产和丰田到2016 年的新品年度，轻型卡车组将必须达到 30 英里/ 加仑（而该类轿车的旗舰产品作为一个整体必须达到 35.5 英里/加仑），否 则汽 车制造商将面临惩罚。Silverado 和 Sierra 牌轿车到 2016 年将减重 500 磅左右，到本世纪 20 年代初期的减重可能达到 1000 磅。汽车厂商要在 2016 年达到欧盟的企业平均燃油经济指标以及各国的强制性排放标准，除了改善燃油的性能之外，唯一的出路就在于减轻汽车的重量，使用比 铝更轻的替代金属或材料用于制造汽车，且这个材料的使用数量不能少于 120 公斤。就当今
8、人 类社会使用的金属材料而言， 这种替代金属只能是镁。以全球年产 8000 万辆轿车的一半，即 4000 万辆轿车，每辆轿车平均使用 100 公斤镁计算，则年消耗量可达 400 万吨。目前，北美是汽车用镁量最大的地区，其次是欧洲，表 1 列出了欧美一些汽车厂家采用镁合金制造的汽车零部件。美国汽车业已广泛使用镁合金压铸件，以美国曾经的三大汽车公司为例，福特公司采用了 30 个镁合金压铸件、通用公司45 个、克莱斯勒 20 个，单车用镁合金 2040 公斤。就镁合金在汽车上的应用而言，日本要落后于欧美国家，最早仅限于气缸盖、座椅架、仪表板等，但近年来发展迅速，如丰田公司开发使用了镁合金转向盘、 轮
9、毂 ，又推出了前排座椅 为镁合金骨架的网状结构。表1.：部分汽车品牌产品使用的镁质零部件汽车厂家 采用镁合金制造的部分汽车零件通用 气缸盖、滤油器、空气滤清器壳、配电器、挡泥板支架、烟灰盒门、转向盘柱、前大灯罩、前大灯托架、前大灯、框架福特 配电器、挡泥板支架、离合器壳、制动器及离合器踏板、托架、转向柱定位机、分动器壳、克莱斯勒 变速器壳体大众 曲轴箱、变速器壳体、增压器壳、正时齿轮、离合器壳沃尔沃 节气门连杆、手制动连杆、车门外把手奔驰 座椅架奥迪 仪表板保时捷 风扇、风扇架、车轮我国汽车工业用镁较晚，多处于研究开发阶段。上汽率先将镁合金用于桑塔纳轿车的变速器壳体、壳盖和离合器外壳；一汽已试
10、制开发发动机罩盖、离合器壳、齿轮 室和齿轮盖等小批量 样件；二汽镁合金研发体系也已形成，近期投产的630、800 和 1600 镁合金 压铸件生产线，可批量生产载重车的变速器上盖、脚踏板、真空助力器隔板、制动阀体等 16 种零件，并已大批量装车进入市场销售。在未来的发展中，镁合金除了在目前的应用领域（如车轮、发动机气缸盖及进气管、 变速器等）继续改善其性能并拓展其在不同轿车车型中的应用之外，在一些大型铸件上，也将拓展其 应用范围，如 顶盖、发动 机罩盖、后备箱盖、内门板及框架、仪表板等。目的是不仅减轻质量，而且可以使几个零部件 优化设计成一个镁合金铸件，节省加工工具的成本，提高装配效率，因此为
11、镁合金的发展提供了新的机遇。另外，其他的需要安全及高断裂韧性的零部件，如座椅框架、转向柱、车身保 护板、散热器格栅加强板、副车架及一些 车身结构支撑件等，也成为镁合金正在并将继续深入拓展应用的领域。国际镁协欧洲代表处董事在给国际镁协的报告中说，欧盟在过去几年每年平均进口约 205,000 吨镁金属，90%约 184,500 吨由中国进口，其中约 90,000吨作为添加铝合金或其他有色合金，72,000 吨左右为镁合金进入欧洲作为压铸用途，其余约 40,000 吨应用在冶金及化工相关产业。前年(2009 年)预估 2010年压铸产业将由 72,000 吨成长至 76,000 吨，成长率接近 9.
12、5%，显示欧洲镁金属产业不但缓步成长，而且已成为中国日趋重要的出口市场。预计到 2020 年，镁合金作为材料及制品在除汽车行业的其他领域的用量将达 100 万吨，届 时镁的全球 总需求量将达 500 万吨。因此，可以说汽车轻量化将会是今后镁合金应用的主要方向，在镁合金消耗的比例分配将会逐年增加，甚至会超过铝合金的生产制造成为最大的消费领域。简单地说，全球镁的需求量在现有水平上将会稳步上升。3. 镁取代铝是汽车材料应用发展的必然趋势，关键应用技术的突破是唯一的短期障碍从结构金属以及应用领域看，镁取代铝是汽车材料应用的必然趋势，这是由汽车轻量化的趋势所决定的，是由世界各国 对节能减排以及燃油经济性
13、指标的要求所决定的，同时也是由 镁合金的物理性能、化学性能以及机械性能和加工性能的优势所决定的必然趋势。从第一次世界大战到现在，镁合金在军事飞行器、汽车以及工业各方面的应用虽然在不断地开发和拓展，全球金属 镁及镁合金的产量自上个世纪 90 年代开始也在逐年增长，但镁合金下游 产业，尤其是我 们重点关注的汽 车产业对于镁合金的用量始终仅有规划和计划却没有出现实质性的大幅度增长，究其原因，有以下几点：（1（ 生产商对镁合金下游开发的贡献不足。挪威的海德鲁公司作为曾经的世界第一大镁企业虽然一度垄断了全球镁的价格，但通过内部技术研发团队的售后服务支撑， 该公司在推 动镁合金在下游产业领域的研发和应用起
14、到了至关重要的作用。正是在海德鲁对镁合金的下游应用投入了巨额的资金与下游企业合作进行研发的基础上，如今镁合金应用最先进的欧洲地区才稳步增长其用量，成为中国最大的客户集中地。可以说，挪威海德鲁公司对今天镁合金应用领域的不断拓展功不可没。自从本世纪初中国采用皮江法炼镁工艺生产的民营企业通过价格战将西方采用电解法工艺生产的企业挤出镁生产队列之后，中国成为世界最大的产镁国，但没有任何一家民营的镁生产企业在镁合金下游应用领域的研发进行过投入，即使是进入到下游生产的企业也是采取“拿来主义”，也就是说，西方国家的镁生产商对其产品的应用开发起到了推动的作用，而中国的镁生产商只追求利润而未能对产品的下游应用开发
15、做出任何贡献。除此以外，欧美的政府、专业组织机构、科研院所以及汽车制造商通过合作对镁合金在汽车领域的应用进行研发，极大地推 动了镁合金在汽车领域的应用。反观国内， 这方面的工作做得太少，而且基 础物理的 积累不足以支撑进行这方面的研发。因研 发不足，其应用必然不足。（2（ 与钢和铝相比，镁的应用历史短，合金牌号少，产量少，整体研发不足。镁合金的品种 规格有限，汽车用的镁合金品种及牌号不多，尤其是板材与型材缺乏。高性能的镁合金其研究开 发的成本极高，而且镁合金的基础数据积累不够，缺少 统一的检测标准和系 统的力学性能测试，在腐蚀、 热膨胀及模具设计等方面的数据也不足，因而增加了零件设计的难度，并
16、导致成本增加。而无 论是钢还是铝，其 应用历史和各种牌号的 产品都远远超过镁合金，直至目前， 镁合金的牌号也仅有几十个，而钢材和 铝合金因为其研发历史长，牌号众多， 应用领域广，所以其产量远远高于目前全球仅有不足百万吨的镁，其用量也远远高于镁和镁合金的合计用量。（3（ 中国镁生产企业的成本、价格以及供应都无法保持稳定，阻碍了下游产品生产商更换材料的计划执行。中国作 为世界第一产镁大国，除个别企业外，其余均为民营企业，技 术层 次不同，生产工艺也存在 细微差别，各自的成本也不同，为了追求利 润与国内外同 类企业进行竞争，多数 时间采用的竞争手段都是价格竞争，而且受市场价格影响供 应量不稳定，下游
17、客 户无法获得相对稳定的价格和稳定的供应保障，更换材料的 风险较大。从近 10 年的镁锭市场价格走势看，镁锭价格从来就不是与铝类似相对稳定地维持在某一个区间，而是毫无规律地暴涨暴跌，造成无论是产量还 是价格的波动都很大，厂家惜售的情况屡见不鲜，而新型轻质汽车的研发、生 产 和销售需要一个较长的周期，在与铝作为材料进行对比时，如果无法获取稳定的价格和持 续稳定的供应，汽车生产商不愿承担材料更换的成本风险和原材料供应风险。（4（ 从长远看，镁产业要想获得稳定地发展，其市场售价应稳定在20000 元22000 元的区间，如此才能保 证从镁的生产 到镁合金的应用各环节产业都有利润，其供 应也会趋 于稳
18、定，才能推动下游客 户充分利用镁和铝的性价比的区别大量地应用镁合金。 这需要作为最大供应商的中国镁企业在整体上通过进一步的洗牌和整合才能逐步实现，当然，不排除某一个大型企业作为单独的个体通过技术突破，大幅度降低成本，进行稳定地销售和供应，起到一个 标杆作用。此外，镁 生产工艺技术也需要有 进一步的突破，才能 进一步降低生产成本， 进而推动下游镁合金应用领域的拓展和用量的增加。4. 关键应用技术的突破是唯一的短期障碍。从镁的物理性能、化学性能、机械性能和加工性能分析，在镁合金应用领域没有出现关键加工技术突破以前，镁合金在各应用领域用量的增加只能是稳步而缓慢的增加。一旦出现的关键性的技术突破，通过
19、合金的研发攻克镁自身固有的某些阻碍了进一步应用的特性，那么，镁合金在下游众多产业的用量暴涨指日可待，而现在看来似乎“严重过剩的”中国镁产能则远远满足不了届时庞大的市场需求量。因此，应用领域的技术突破才是用量增长的最大动因，波动不大的价格和稳定的供应则是辅助的动力。通过观察分析近几年镁合金应用领域内平均每年一个合金品种的速度，我们认为，镁合金关键加工技术取得突破的时间不会超过 10 年。 现在的技术障碍是短期的，镁合金的进一步大量应用是必然的趋势。全球镁资源可以说是取之不尽用之不竭，而且可完全回收再利用。全世界矿产资源少则几十年，多则几百年将枯竭，只有镁永远枯竭不了。除陆地上，盐湖内，还有海洋中，都含有十分丰富的镁资源，可以通 过各种工艺和技术经济地提取出来，加之镁合金具有 100%可回收再利用的特性，因此，可以说镁是今后几乎唯一可用的、取之不尽、用之不竭的结构材料。随着其他金属矿产资源的日渐枯竭，金属镁必将成为第继铁、铝之后的第三大金属材料。
