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镁及镁合金的发展历程

浏览:23 发表时间:2020-07-20 15:12:46

      镁是自然界中分布最广的十种元素之一。1755年,英国布莱克确立镁的存在。1808年,英国化学家戴维利用电解汞和氧化镁的混合物制得了镁汞剂,这一时间被认为是金属镁的诞生。经过长时间的发展,已经广泛用在汽车、航空航天、科学仪器、机械制造等行业。

      1755年,英国布莱克确立镁的存在。1808年,英国化学家戴维利用电解汞和氧化镁的混合物制得了镁汞剂,这一时间被认为是金属镁的诞生。经过20年之后即1828年,法国科学家布塞才用钾还原熔融氧化镁制得了纯镁,这是第一次以热金属制造出金属镁。1833年,araday 首先使用电解法将镁从氯化镁中还原出来。1852年,德国科学家 Robert Bunsen 建立一个电解单元,为目前电解无水氯化镁单元的前身。

      第一次世界大战期间,因飞机对铝合金的需求大增,连带产生镁合金的需求,使得当时全球镁的年产量达到3000-5000吨。1927年,高强度镁合金MgAl9Zn( 即现在还广泛应用的镁合金 AZ91)诞生,这是镁合金发展史上的一个划时代标志。1930年间,德国 Alder 工厂在一辆汽车上采用了73.8kg的镁合金,为第一次应用于汽车零组件的创举。

      1935年,苏联的飞机设计师在其飞机的金属材料中,也采用了80%的镁合金。随后,德国福斯汽车于1936年将金龟车上的传动系统零组件采用镁制品,成为全球第一个量产镁制零组件的公司。

      1960年代,人们开始尝试高性能轿车的镁合金轮圈,但由于 AZ91 合金的延性太低,因此早期第一批轮圈是用AZ81,并采用砂型或低压铸造的方法制造,并加以热处理。但是,为了满足对轻质轮圈的不断高涨的需求,Dow、Fiat 和 Cromodora 于1966 年共同开发AM60合金,结果证明十分符合轮圈的需求。

      到了1980年代,镁合金材料因为发现 Fe、Ni、Cu 等杂质元素以及Fe与 Mn的比例对镁合金耐蚀性的影响非常之大,为此而开发了高纯度的新一代的压铸镁合金AZ91D 等,使得耐蚀性能比原来的AZ91A、AZ91B、AZ91C提高10倍以上,并在耐盐雾腐蚀能力方面超过了铝合金A380。另外,因为与冷室压铸机匹配的镁合金熔炼技术的日臻成熟与进步,使得1980年代镁合金得到快速应用。尤其北美地区在“平均燃油标准”的要求下,政府和社会投入大量的人力和物力研究,积极推动汽车业中镁合金压铸件的应用,使得采用镁合金来减轻汽车重量成为一个发展的重点。

      1993年,在美国能源部的支持下,由福特、通用和克来斯勒组成的三大汽车集团联合制定了 PNGV计划,积极开发汽车业需求的镁合金零组件。而德国也于1996年推动MADICA计划,大幅提升镁在汽车上的应用。

      1996年,镁合金也开始应用在3C产品上,如日本SONY公司在1996年将镁合金应用于手提式摄录像机外壳及VAIO 笔记本电脑外壳,Toshiba 公司则将镁合金应用于笔记本电脑外壳;之后,受到家电回收法的限制下,镁合金在电子、计算机及通信产品外壳的使用量更显著地增加。

       我国镁工业起步较晚,1957年,抚顺铝厂建成一条3000吨/年的镁生产线,采用电解法工艺,从而结束了中国不能生产金属镁的历史。70年代初,民和镁厂开始建设。1989年,该厂产能为4000吨的电解法炼镁系统正式建成投产。遵义钛厂也在此期间建成并投产,产能大约为3000吨/年。这种状况一直持续到了1987年,之间中国的镁需求50%以上仍依赖进口。这个阶段是中国镁工业的起步期,跨度较大,产能大约维持在10000吨,工艺全部采用电解法。

      从80年代后期到90年代中期,由于我国在70年代在热法炼镁方面取得的一些新的科研成果开始推广利用,使得很多镁厂陆陆续续开始投资建设,但规模普遍偏小,从500吨/年到3000吨/年不等。1995年我国第三次全国工业普查报告称,我国的镁产量大约在93593吨左右,其中河南省最多,其次是山西省。

      随着合金技术和铸造工艺不断改善,镁合金将作为铝合金的替代材料,未来的消费需求将以较快的速度增长。特别是加入稀土等元素后,克服了普通镁合金的诸多不足,推动了镁合金产品的开发应用,将进一步促进镁合金行业的发展。


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