我国应高度重视镁合金战略产业
镁合金被称为“21世纪的绿色环保结构材料”,有非常优良的应用性能,是目前质量最轻的金属结构材料,具有比强度高、比刚度大、消震性好、承受冲击载荷能力强、电磁屏蔽性能优异、无生物毒性、耐有机物和碱的腐蚀性能好、资源十分丰富等优点。随着加工技术水平的不断提高,镁合金应用范围迅速扩展,市场需求不断增长。快速发展壮大镁合金战略产业,对于发展我国国民经济与国防科技工业意义重大。
我国镁陆地资源约占全球总探明储量的35%,居世界第一位,丰度达到500年以上。其中,菱镁矿资源总量31.45亿吨,符合炼镁要求的一、二级矿占78%;白云石资源探明储量约40亿吨。2019年,全球原镁产销量100万吨,我国为84.48万吨,占到全球的85%,其余为俄罗斯、哈萨克斯坦、以色列等有少量产出。国内产量主要分布在陕西、山西、宁夏等地,其中陕西51.76万吨、山西11.71万吨、宁夏5.85万吨。目前,全球原镁约有45%用于生产镁合金,这里面又有70%用于汽车行业,其余20%和10%分别用于3C和军工、建筑材料以及飞行航空器等领域。
应用领域迅速拓宽 市场前景十分广阔
在交通运输装备领域:一是在汽车应用方面,在采用相同动力和传动系统的前提下,汽车轮毂、覆盖件、发动机箱、电池舱等零部件的轻量化,是镁合金最大的增量市场。德国大众汽车统计,汽车自重每减轻10%即可节约燃料5%,每使用10公斤镁合金,汽车可减重4公斤左右;自重每降低100公斤,每百公里油耗可减少0.7升;每节约1升燃料可减少二氧化碳排放2.5克,年排放量减少30%以上。展望未来,汽车用镁合金用量或将迎来井喷式增长。二是在轨道交通方面,轨道交通只要减轻车体重量,就能使列车增加有效载荷,运行速度更快。2020年,我国市内轨道交通里程将达4500公里以上,各大城市都在修订增大城市轨道交通计划,仅成都市规划的2035年度市域内轨道交通里程就将达4500公里。轨道客车大量使用镁合金材料也将成为必然。
在3C电子产品和军工、建筑材料领域:金属镁板、带材已开始用于中高档超薄型或尺寸较小的笔记本外壳,工程塑料以及碳纤维所无法与此相比,镁合金材料现为便携式笔记本电脑外壳的首选。此外,还有电子产品的屏蔽层,超薄金属镁板(箔)也趋向使用镁合金。新一代移动通信产品大量使用挖空镁合金框架,在4G和5G通信基站散热器方面,仅国内至少有500多亿元的市场需求量。在军工领域,镁合金也已批量使用在可移动便携式通信装备、轻便武器系统单兵武器和智能化头盔、军车悬挂式外装甲板以及肩扛式导弹、火箭弹壳体上。在墙面装饰领域,特别是高层、超高层建筑中,轻量化镁合金模板也开始广泛使用。
在飞行航空器等领域:飞机结构中除了内部支架框架以外,蒙皮、地板、舱板等最适合使用宽幅镁合金薄板。有试验结果表明,飞机减重0.45公斤所带来的经济效益,商用机为300美元,战斗机为3000美元,航天器为30000美元,综合减重效果比铝合金高出25%—35%。欧洲空客公司早在上世纪就开发了镁合金板,减重效果远比使用铝合金显著。我国的西飞、成飞很早就在机体内使用了镁合金锻件、铸件和板材。民航、通用航空、商业航天领域,将来更是镁合金大显身手的领域。
多管齐下 全力以赴做大做强镁合金产业
目前,世界金属镁工业的走向是,西方国家对原镁减产殆尽,但中国在持续增产。虽然我国以丰富的资源和低成本的优势,自2003年以来已连续18年成为世界最大的原镁产地和输出地,但却是典型的原镁材料生产“巨人”、镁合金制造“矮子”。要充分利用我国原镁产量在世界范围内的绝对优势,高起点规划原镁冶炼和镁合金高端产品加工产业的整体布局,抓紧引进国外镁合金研发高端技术和先进加工装备,立足陕西原镁产量优势,实现本土镁合金高端制造升级,尽快替代进口,力争在较短时间内打造出我国的镁合金战略性产业基地。
近年来,陕西的府谷、神木两地利用生产兰炭时的副产品——荒煤气作原镁生产燃料,形成了独具优势的金属镁冶炼低成本洼地,构建了煤化工与金属镁生产有机结合的循环经济产业链模式,原镁产量和出口量连年增加,稳居全国第一、全球第一。其中,2019年府谷产量43.33万吨,神木8.43万吨,总产量占到全国的62%,全球的52%。去年,金属镁在国内的销售占比已达49%,未来10年国内镁消费年均增幅将在20%以上。我国作为原镁产量世界第一大国,应紧紧抓住全球镁合金应用正在兴起的战略机遇,全力以赴做大做强镁合金产业。
