上海交通大学科技成果——高温镁合金

镁合金的优势在哪？镁材料的应用在哪？镁合金的优势在哪？镁材料的应用在哪呢？什么是镁合金？镁合金的优势在哪？镁材料的应用在哪？接下来，就带你了解一下吧！镁合金由于其比强度高、弹性模量大、散热好、消震性好、承受冲击载荷能力比铝合金大、耐有机物和碱的腐蚀性能好等特点，现已广泛应用于航空、航天、运输、化工、火箭等领域。

除此之外，镁合金在医疗器械上的应用潜力很大；如果金属镁企业能在加工性能和产品价格上取得突破，那么镁合金也将在LED产业得到广泛应用。

院士说左铁镛院士在今年新材料发展趋势高层论坛中说到：“就镁材料来说，近20年来，我国的镁材料已取得了三个“第一”的好成绩，分别是镁产量第一，镁储量第一和镁出口量第一。

现在我国在上海交通大学和重庆大学分别建立了镁材料研究中心，在山西、陕西等省份形成产业一体化的布局，大大促进了我国镁合金的研究应用。

目前，镁金属与铝金属相比，价格只高出20%，相较之前有大幅度降低，这也能极大的促进镁合金的研究发展和应用。

”那么，镁合金的优势在哪？镁材料的应用在哪呢？1镁是地球上储量最丰富的轻金属元素之一，镁的比重是1.74g/cm3，只有铝的2/3、钛的2/5、钢的1/4；镁合金比铝合金轻36%、比锌合金轻73%、比钢轻77%。

镁具有比强度、比刚度高，导热导电性能好,并具有很好的电磁屏蔽、阻尼性、减振性、切削加工性以及加工成本低、加工能量仅为铝合金的70%和易于回收等优点。

镁合金是以镁为基加入其他元素组成的合金。

镁合金的比强度高于铝合金和钢，略低于比强度最高的纤维增强塑料；比刚度与铝合金和钢相当,远高于纤维增强塑料；耐磨性能比低碳钢好得多,已超过压铸铝合金A380；减振性能、磁屏蔽性能远优于铝合金。

镁合金是制造工业中可使用的最轻金属结构材料之一，其性能特点决定了众多的应用优势：一是减轻资源压力，镁合金产品的应用可以缓解铁矿和铝矿资源短缺的压力；二是减轻能源和环境压力，以汽车为例，镁合金大规模应用可降低10%—15%的油耗和排放；三是镁合金产品减震性能优越；四是镁合金能源特性好，在某种程度上可以说有镁就有电；五是镁合金产品可屏蔽电子辐射，可广泛用于手机和电脑外壳……中国有丰富的镁资源（占世界70%以上）和巨大的应用市场，为制造业减重的同时必将提升中国制造业的竞争力。

１.承担项目情况：1）国家自然基金项目，“辊弯成形全流程动态模拟技术研究”，编号：50375095, 经费：24万元，起止年月：2004.1～2006.12，负责人。

2）国家自然基金重点项目，“材料智能化近终成形加工技术的若干基础问题”，编号：50634010, 经费：180万元，起止年月：2007.01～2010.12，主要参加人。

3）国家973计划前期研究项目“材料制备新方法探索及性能研究”，编号：2006CB708600，总经费：1094万元，起止年月：2006.12～2008.11，负责人。

4）国家863计划重点项目，“高强高韧镁合金及其应用技术研究”，编号：002AA331120，经费：340万元，起止年月：2002.6～2005.6，负责人。

5）国防科工委民口配套项目，“XXX轴承的研究”，编号：MKPT-05-268，经费：165万元，起止年月：2005.1～2006.12，负责人。

6）上海市重大基础研究项目“成形制造中材料微观结构与应力场控制”，编号：06dj14005, 经费：500万元，起止年月：2007.01～2010.12，主要参加人。

7）上海市重点基础研究项目，“镁合金板材变形机理及温热冲压成形性能研究”，编号：03JC14045，经费：30万元，项目起止年月：2003.12～2006.12，负责人。

8）教育部高等学校博士点专项科研基金，“基于细观织构演化的金属板材成形性能理论研究”，编号：20030248029。

经费：5万元，起止年月：2004.1～2006.12，负责人。

9）宝钢股份有限公司委托项目“ERW高频直缝焊管排辊成形工艺数字化平台技术研究”，经费：110万元，起止年月：2006.12～2008.4，负责人。

10）美国福特汽车公司University Research Project (URP)项目“Integrated Computational Materials Engineering (ICME) Methodology Development forAlloy Design & Defects Control for Al & Mg Extrusions”, 经费：12万美元，起止年月：2007.1～2009.12，负责人。

上海交通大学科技成果——阻燃镁合金技术背景
通过添加稀土与钙等表面活性元素，改变表面氧化层的生长动力学和化学组成，在镁合金表面形成复合致密氧化膜结构，提高熔体燃点。

发明的JDZM镁合金，实现了镁合金无保护熔炼与生产。

技术水平
创新的镁合金燃点测试、氧化热力学和动力学计算、氧化膜结构分析等方法以及建立的阻燃镁合金氧化模型被国内外学者在随后的研究中广泛借鉴，单篇论文引用次数超过100次；
实现镁合金熔炼、加工无需保护，阻燃温度达935℃；
研究成果获2003年国家科技进步二等奖。

应用领域
3C产品构件、汽车方向盘骨架、汽车变速箱等轻质压铸件。

3C产品外壳
汽车变速箱壳体
汽车方向盘骨架
汽车副车架。

金属镁工业制法镁存在于菱镁矿（碳酸镁）MgCO3、白云石（碳酸镁钙）CaMg(CO3)2、光卤石（水合氯化镁钾）KCl·MgCl2·H2O中。

目前镁冶炼的方法主要有两种:1、从尖晶石、卤水或海水中将含有氯化镁的溶液经脱水或焙融氯化镁熔体,之后进行电解,此法称为电解法;2、用硅铁对从碳酸盐矿石中经煅烧产生的氧化镁进行热还原,此法称为热还原法。

1808年,科学家戴维以汞为阴极电解氧化镁,在人类历史上第一次制取了金属镁。

18世纪30年代,法拉第第一次通过电解氯化镁得到了金属镁。

第一次世界大战开始之前,法国、德国、英国和加拿大都实现了镁的工业生产,但产量有限,大约年产量几百吨,主要用于军事方面。

19世纪80年代,才由德国首先建立工业规模上的电解槽,电解无水光卤石生产金属镁,从此开创了电解法炼镁的工业化时代。

后经不断在工艺和设备方面的改进,直到目前世界上采用的就是这种电解法。

电解法炼镁的原理是在高温下电解熔融的无水氯化镁,使之分解成金属镁和氯气。

高温情况下水对熔盐性质的影响是致命的,因此,高纯度的无水氯化镁是电解法制镁关键所在。

依据所用原料及处理原料的方法不同,电解法炼镁又可细分为以下几种具体的方法:道乌法、氧化镁氯化法、光卤石法、AMC法、诺斯克法。

电解法因为其生产工艺先进,能耗较低的优点,是一种极具发展前景的炼镁方法。

目前,发达国家80%以上的金属镁是通过电解法生产。

由于金属镁的需求越来越大,电解法生产金属不能够满足镁的需求,因此催生了金属镁的热还原法冶炼。

第二次世界大战期间,热还原法生产镁的技术迅速发展起来。

使用硅作为还原剂还原氧化镁实现于1924年,但此时还未应用于工业生产。

第二次世界大战期间,意大利科学家发明了在真空高温炉内用硅铁还有白云石生产镁的工艺;同期,奥地利科学家发明了用碳直接还原氧化镁来生产镁的亨氏格技术。

第二次世界大战以后,这些工艺用于工业化生产。

1941年加拿大教授L.M.皮江在渥太华建立了一个以硅铁还原煅烧白云石炼镁的试验工厂,获得了成功。

Mg-Gd-Y-Zr高强耐热镁合金的研究进展吴文祥;靳丽;董杰;章桢彦;丁文江【摘要】Mg-Gd-Y-Zr alloys are increasingly investigated in recent years due to their excellent mechanical properties at room and elevated temperatures and good creep resistance. The research progress on the alloys all over the world was reviewed, and then the development of new flux, hot deformation behavior, strengthening mechanisms and fracture mechanisms were analyzed. Moreover, the creep mechanism, corrosion mechanism, surface treatment technology and the solid-state recycling on Mg-Gd-Y-Zr alloys were summarized. At last, further research areas on Mg-Gd-Y-Zr alloys were Mg-Gd-Y-Zr magnesium alloys; high strength and heat resistant; corrosion behavior; aging precipitation; solid-state recycling%Mg-Gd-Y-Zr合金由于具有优异的室温、高温力学性能及抗蠕变性能而成为镁合金研究的热点.本文作者总结国内外Mg-Gd-Y-Zr合金的研究进展,分析熔体纯净化技术开发现状、热变形行为、强化机制以及断裂机制,讨论Mg-Gd-Y-Zr合金蠕变机理、腐蚀机理及表面处理技术的研究情况,并对Mg-Gd-Y-Zr合金固态回收技术进行介绍,最后,对该合金未来的发展方向进行展望.【期刊名称】《中国有色金属学报》【年(卷),期】2011(021)011【总页数】10页(P2709-2718)【关键词】Mg-Gd-Y-Zr镁合金;高强耐热;腐蚀行为;时效析出;固态回收【作者】吴文祥;靳丽;董杰;章桢彦;丁文江【作者单位】上海交通大学轻合金精密成型国家工程研究中心,上海200240;上海交通大学轻合金精密成型国家工程研究中心,上海200240;上海交通大学轻合金精密成型国家工程研究中心,上海200240;上海交通大学轻合金精密成型国家工程研究中心,上海200240;上海交通大学轻合金精密成型国家工程研究中心,上海200240;上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室,上海200240【正文语种】中文【中图分类】TG146.2镁合金是目前实际应用中密度较低的金属结构材料，在汽车、航空航天及通讯电子等领域得到了日益广泛的应用。

镁合金：21世纪绿色工程新材料霍丽娜【摘要】当前，镁合金以其轻量优势在汽车和电子产品中的应用日趋增加，事实上，作为一种具有多种性能优势的绿色合金新材料，镁合金在耐热、耐腐蚀、生物医疗、能源储存等领域也有着广阔的应用前景。

本文结合中国有色金属工业协会镁业分会孟树昆教授在2012年有色金属新材料产业发展峰会上的报告，重点介绍镁合金新材料当前在热点领域的应用进展及前景。

【期刊名称】《世界有色金属》【年(卷),期】2012(000)012【总页数】2页(P54-55)【关键词】新材料产业;镁合金;绿色工程;有色金属工业;性能优势;电子产品;生物医疗;能源储存【作者】霍丽娜【作者单位】《世界有色金属》编辑部【正文语种】中文【中图分类】TG146.22当前，镁合金以其轻量优势在汽车和电子产品中的应用日趋增加，事实上，作为一种具有多种性能优势的绿色合金新材料，镁合金在耐热、耐腐蚀、生物医疗、能源储存等领域也有着广阔的应用前景。

本文结合中国有色金属工业协会镁业分会孟树昆教授在2012年有色金属新材料产业发展峰会上的报告，重点介绍镁合金新材料当前在热点领域的应用进展及前景。

镁合金具有多方面的性能优势，是一种节能减排的金属材料。

镁合金质轻（1.75-1.90g/cm3），密度是铝的64%，钢的23%。

比弹性模量与高强度铝合金、合金钢大致相同，用镁合金制造刚性好的整体构件不易产生变形；镁合金减震性好，在弹性范围内，当受冲击载荷时，能吸收的能量比铝大一半，尤其适宜制造经常承受冲击的部件，采用阻尼良好的镁合金既减轻了汽车自重，节省了能源，又提高了汽车行驶的平稳性和安全性。

用铝合金与镁合金制造的汽车轮毂的实测平均油耗比较见表1。

另外，镁合金具有散热快，抗电磁干扰能力强等特点，可用作制造计算机、电子通信产品的外壳。

NEC公司2012年8月上市的新款笔记本在13英寸产品中应用了其自主研发的镁-锂合金作为电脑底板，实现了全球最轻重量。

高低温处理条件下AZ31镁合金的力学性能与微观组织张学锋;吴国华;丁文江【摘要】In view of the lunar environment temperature change situation, the influence of long time low temperature immersion (-196 V) and high-low temperature alternation processing (-196-200 V) on the mechanical properties, microstructures and fracture surfaces of AZ31 magnesium alloy at 20 °C was studied. The results indicate that there are no significant changes on the mechanical properties of AZ31 magnesium alloy after liquid nitrogen immersion or temperature alternation cycle treatment. The σb and δ of AZ31 magnesium alloy at room temperature are 288 Mpa and ' 18.3%, respectively, after 10 d cryogenic processing, they will reach 292 Mpa and 18.7%, respectively, σb and δ after 10 times high-low temperature alternation processing are 294 Mpa and 16.9%, individually. SEM observation and XRD results show that the fracture surface and phase constitutions do not change obviously after low temperature or high-low temperature alternation processing. And the fractures are both quasi-cleavage crack.%针对月球环境温度变化情形,研究了长时间低温浸泡(-196℃)和多次高低温交变循环处理(-196～200℃)对挤压态AZ31镁合金在20℃下的力学性能、显微组织以及断口形貌的影响.研究表明:AZ31镁合金经过长时间液氮浸泡和高低温交变循环处理后,力学性能无明显变化；室温态合金的σb和δ分别为288 MPa和18.3％,经过10 d低温浸泡后σb和δ分别为292 MPa和18.7％,经过10次高低温循环后合金的σb和δ分别为294 MPa和16.9％；低温和高低温交变处理对断口形貌和相组成没有明显影响,均为准解理断裂.【期刊名称】《中国有色金属学报》【年(卷),期】2011(021)012【总页数】8页(P2979-2986)【关键词】AZ31镁合金;月球环境温度;力学性能;微观组织【作者】张学锋;吴国华;丁文江【作者单位】上海交通大学轻合金精密成型国家工程研究中心,上海200030;上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室,上海200030;上海交通大学轻合金精密成型国家工程研究中心,上海200030;上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室,上海200030;上海交通大学轻合金精密成型国家工程研究中心,上海200030;上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室,上海200030【正文语种】中文【中图分类】TG146.2镁在地球上储量非常丰富，约占地壳总质量的2%。