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镁合金表面处理工艺—与制造业共舞

    随着“创新—设计—制造”的产业链在世界范围内形成分工,美国和日本等发达国家占领了产业链的前端,即:创新和设计。台湾地区产业结构也逐渐从加工制造向设计提升,而加工制造业正在向中国转移,因此中国大陆地区也逐步成为世界工厂。传统加工制造业处于整个产业链的最末端,利润空间被压缩得十分有限,而且消耗了大量的资源,长此以往不利于整个社会的可持续发展。因此,在某些优势领域实现跨越式发展,从单一制造的产业结构向“创新—设计—制造”统一的新产业结构转变是有必要的。

    镁合金有可能实现这样的突破。在我国金属矿产资源中,镁是为数不多的几种具有资源、生产和市场优势的资源之一。

    镁是工程应用中最轻的金属结构材料,其密度仅为1.8克/厘米3,是钢的1/4,铝的2/3。由于镁合金质量轻、比强度和比钢度、阻尼减震性好,还具有优良的切削加工性能,在航空、航天、汽车、轨道交通和电子工业中具有十分广阔的应用前景。在镁科学与技术研究方面,全世界包括西方发达国家对镁的研究和开发还十分有限,国内与发达国家的差距远远不如在铝和钢铁方面那么大,只要我们抓住机会,开展原创性的研究工作,完全有可能在镁产业方面实现跨越发展,形成“创新—设计—制造”的完整产业链。

一、镁合金在汽车上的应用

    汽车制造业是我国重点发展的支柱产业。使用镁合金制造汽车零部件,不仅能够减轻汽车自重、提高燃料利用率、减少环境污染,而且有助于质量的优化分布,从而改善汽车的驾驶舒适性和安全性。目前,全世界轿车镁合金平均用量为4.6千克/辆,主要的镁合金零件为变速箱、仪表板和方向盘。目前几乎所有的汽车镁合金零件均采用压铸生产。为了提高镁合金在轿车中的应用,一方面需要进一步提高镁合金的强度和耐高温性能,扩大在轮毂和发动机系统中的应用;另一方面需要发展低成本挤压、冲压和锻造等生产加工工艺,将应用范围扩大到底盘、车身和悬挂系统上。如实现以上目标,可促进汽车工业发展和镁加工工业的双赢局面。

二、镁合金在电子工业中的应用

    镁合金在电子工业中也有很大的应用潜力,与塑料外壳相比,镁合金具有强度高、电磁屏蔽性能好、导热性好、可回收等无可比拟的优势,是制作电子产品外壳的理想材料。目前,采用镁合金外壳的电子产品越来越多,镁合金产品的最小壁厚可以达到0.4毫米,具有更高的生产效率和产品质量。镁合金在这一领域应用的障碍在于表面容易腐蚀。在这一领域中,应当进一步发展镁合金的表面处理工艺、高品质镁合金薄板生产工艺和低成本的冲压成型生产工艺,将镁合金应用到电视机、DVD、空调、冰箱等家用电器领域。

三、镁合金在国防军事工业应用

    国防军事工业是镁合金最早大规模应用的领域,我国的航空航天工业也大量采集镁合金零部件以实现产品的轻量化和提高武器装备的机动性能,镁合金在国防军事工业中的应用还面临着两个重大的课题,一方面需要提高镁合金材料的抗腐性能,延长镁合金零部件在海洋环境下的使用寿命;另一方面,需要进一步提高镁合金的强度,发展新型加工手段,满足军队对轻量化镁合金的迫切需求,如轻武器、水中兵器等。

四、镁合金在轨道交通工业中的应用

    虽然轨道交通目前还没有采用镁合金零部件,但是轨道交通对轻量化的迫切需求使镁合金的应用成为可能。目前轨道交通的两个重点发展方向为长距离的高速轨道交通和便捷的城市轻轨。对于高速轨道交通来说,采用镁合金可以显著降低重量,提高车辆速度和降低能源的消耗;而对于城市轻轨来说,采用镁合金除了减轻重量以外,还可以提高车辆的加速和制动性能,达到提高车辆整体技术水平的目的。

五、镁合金的其它应用

    除了比重小这一最大的优点之外,还具有良好的阻尼减震性能,因此镁合金适宜于加工制造高速运动部件以达到降低惯性和提高运动精度的目的。随着人们对镁合金优点的进一步了解,镁合金的应用领域将会迅速扩大,有可能成为像铝合金那样潜力巨大的新兴产业。

    制造业的发展需要不断提升产业结构,形成“创新—设计—制造”的产业链。镁合金具有轻量化等诸多优点,而在我国镁合金又具有资源产业优势,通过进一步研究开发有可能实现跨越式发展,成为产业结构提升的典范。