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“沉睡”的鎂合金即將“蘇醒”

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2013-12-19
核心提示:“易燃”、“難加工”、“價(jià)格高”——這樣的印象一直伴隨著鎂合金。雖作為輕量化材料曾經(jīng)備受期待,但普及程度卻難如人意。隨著材料和加工技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)在鎂合金已然發(fā)生改變,正在逐漸成為安全易用的輕量化材料。電池和貯氫等能源領(lǐng)域的新項(xiàng)目也已經(jīng)起航。渡過(guò)了休眠期,鎂終于迎來(lái)了開(kāi)花結(jié)果的豐收時(shí)節(jié)。

“易燃”、“難加工”、“價(jià)格高”——這樣的印象一直伴隨著鎂合金。雖作為輕量化材料曾經(jīng)備受期待,但普及程度卻難如人意。隨著材料和加工技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)在鎂合金已然發(fā)生改變,正在逐漸成為安全易用的輕量化材料。電池和貯氫等能源領(lǐng)域的新項(xiàng)目也已經(jīng)起航。渡過(guò)了休眠期,鎂終于迎來(lái)了開(kāi)花結(jié)果的豐收時(shí)節(jié)。

實(shí)用金屬中最輕且比強(qiáng)度較高的鎂合金,被用于制造筆記本電腦、汽車部件和相機(jī)外殼等,成為不再罕見(jiàn)的材料。雖說(shuō)如此,要稱其為通用材料還相差很遠(yuǎn),鎂還未能象人們期待的那樣貼近生活。

進(jìn)展不及預(yù)期

在日本國(guó)內(nèi),1980年代隨壓鑄技術(shù)的發(fā)展,鎂合金開(kāi)始了普及。到1990年代,在采用了觸變注射成型技術(shù)后,鎂合金名聲大噪,成為了家電企業(yè)和個(gè)人電腦企業(yè)競(jìng)相采用的外殼材料。到1990年代后期,有著“銀色電腦”之稱、包裹暗銀色鎂合金外殼的筆記本電腦成為焦點(diǎn)話題,帶動(dòng)了個(gè)人電腦需求的增長(zhǎng)。當(dāng)時(shí)日本國(guó)內(nèi)的鎂需求曾大幅增長(zhǎng)。

然而,鎂合金的增長(zhǎng)并沒(méi)有達(dá)到普及的程度。從2004年前后開(kāi)始,日本國(guó)內(nèi)需求增長(zhǎng)放緩,在2007年創(chuàng)下最高需求記錄后,受到雷曼危機(jī)的影響,需求陷入低迷,徘徊在每年4萬(wàn)噸的水平上(圖1)。在汽車領(lǐng)域也未能象人們期待的那樣普及開(kāi)來(lái)。

   
   

那么,既然鎂合金是輕量化的不二之選,為什么又會(huì)停滯不前呢?這是因?yàn)殒V合金存在易燃、難儲(chǔ)運(yùn)、難加工、成本高等難點(diǎn)。而且,制造現(xiàn)在主流的鑄件時(shí),還存在尺寸精度和表面性質(zhì)和形狀等難題。這些難點(diǎn)蓋過(guò)了鎂合金是實(shí)用金屬中重量最輕的最大特點(diǎn),限制了用途和需求的擴(kuò)大。

然而,鎂合金即將“一雪前恥”。隨著不可燃合金的登場(chǎng),以及通過(guò)金屬結(jié)構(gòu)控制技術(shù)和加工技術(shù)的發(fā)展而使鎂合金更容易利用等,過(guò)去鎂合金的難點(diǎn)正在逐一得到克服。

另一方面,對(duì)于材料使用方來(lái)說(shuō),輕量化競(jìng)爭(zhēng)愈演愈烈。日本金屬公司稱,在平板電腦和智能手機(jī)等移動(dòng)產(chǎn)品領(lǐng)域,有些企業(yè)“不惜成本上升,也要通過(guò)置換材料實(shí)現(xiàn)輕量化。從2011年前后開(kāi)始,來(lái)自海外的鎂合金壓延材料的垂詢不斷增多”。從以追求節(jié)能的飛機(jī)、鐵路機(jī)車、汽車為代表的運(yùn)輸行業(yè),到輕量化對(duì)易用性影響很大的拐杖、輪椅等社會(huì)福利行業(yè)都對(duì)鎂合金表現(xiàn)出了興趣。

在材料技術(shù)和加工技術(shù)不斷進(jìn)化和輕量化競(jìng)爭(zhēng)的背景下,鎂合金沉睡的實(shí)力即將被喚醒。

耐熱新合金接連面世

那么,鎂合金有了哪些進(jìn)化呢?讓我們從其產(chǎn)品自身、加工和用途三個(gè)方面,來(lái)看鎂合金的進(jìn)化。

首先,鎂合金自身的進(jìn)化大致有兩點(diǎn)。一點(diǎn)是難燃性。已有克服了易燃、難滅火等缺點(diǎn)的鎂合金登場(chǎng)。這就是熊本大學(xué)在2012年發(fā)布的“KUMADAI不燃鎂合金”。作為其基礎(chǔ)的“KUMADAI耐熱鎂合金”在900℃以上也不會(huì)自燃,而其進(jìn)化版“KUMADAI不燃鎂合金”則完全不會(huì)燃燒。并且憑借優(yōu)異的強(qiáng)度受到關(guān)注,有望用來(lái)制造注重阻燃性的飛機(jī)結(jié)構(gòu)材料(圖2)。



 

第二點(diǎn)是更輕。在這點(diǎn)上,最近最吸引消費(fèi)者關(guān)注的當(dāng)屬鎂鋰合金。2012年8月,NEC個(gè)人電腦公司(NECPC)開(kāi)創(chuàng)了世界量產(chǎn)品之先河,對(duì)筆記本電腦“LavieZ”采用了這種合金(圖3)。A4大小的電腦重量還不到900克,實(shí)現(xiàn)了極致“瘦身”。



 

NECPC以非凡的熱情挑戰(zhàn)筆記本電腦的輕量化,在以擅長(zhǎng)鎂合金加工的Kasatani公司等材料企業(yè)、表面處理企業(yè)及涂裝企業(yè)的協(xié)助下,在全球率先實(shí)現(xiàn)了鎂鋰合金的量產(chǎn)。



 

 

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