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發(fā)布時間:2023-09-26 11:45:43 0
國際上鎂及鎂合金發(fā)展與應用的重點地區(qū)主要在美國、加拿大等北美地區(qū),德國等歐洲地區(qū),日本、韓國等亞洲地區(qū),總的來說前述發(fā)達國家和地區(qū)的鎂合金應用已進入相對成熟階段。北美是世界上鎂及鎂合金材料用量最多的地區(qū),據估計其年增長速度約為30%,其中以美國和加拿大最為突出。
(1)北美地區(qū)
美國鎂產業(yè)大發(fā)展始于20 世紀80 年代。最初的鎂及鎂合金開發(fā)應用集中于汽車工業(yè)。著名汽車公司如福特、通用和克萊斯勒等公司在過去的幾十年里一直致力于新型鎂合金汽車零部件的開發(fā)應用,且其成效顯著。鎂合金應用中顯示出的巨大優(yōu)勢逐漸受到美國政府的高度關注和重視,1996 年,美國能源部與通用、福特和克萊斯勒三大集團簽署了一項名為“PNGV”(新一代交通工具)的合作計劃,這項以轎車節(jié)能為主要目標的計劃極大促進了鎂合金的開發(fā)與應用。同時,在汽車行業(yè)的帶動下,鎂合金在通信、計算機等行業(yè)的應用也隨之不斷擴大。
加拿大鎂資源豐富,鎂產業(yè)較為發(fā)達。1941 年建立的哈雷鎂廠是世界上歷史最長、規(guī)模最大的皮江法鎂廠,1990 年建成的年產4 萬噸的貝坎庫爾鎂廠也是一個較大的原鎂生產廠,這些鎂廠為加拿大鎂合金的發(fā)展提供了充分的材料保障。同時,加拿大擁有當時世界上最大的鎂生產與加工公司—Meridan 公司,其產品應用到許多發(fā)達國家的汽車制造中,該公司對世界鎂產業(yè)的發(fā)展起到了相當大的推動作用。隨著鎂合金應用領域的不斷擴大,1995 年前后加拿大聯(lián)邦政府及魁北克省投資1140 萬加元成立了一個新的鎂研究中心,旨在通過優(yōu)化設計、工藝及材質,獲得具有優(yōu)良性能的鎂合金壓鑄零部件,從而進一步拓寬鎂合金的應用。在政府的參與下,加拿大鎂合金的開發(fā)應用正突飛猛進的發(fā)展。
隨著鎂產業(yè)中心逐漸向中國轉移,加拿大已將Meridan 公司的鎂合金制造業(yè)務單元轉讓給浙江萬豐集團。同時,加拿大已在鎂合金熱成型技術方面開展了大量工作,采用鎂合金板材和熱成型工藝制備了汽車車門(圖7-3)。
(2)德國
歐洲的鎂及鎂合金用量僅次于北美,年均發(fā)展速度達60%,其中以德國鎂產業(yè)發(fā)展最為突出。德國的鎂合金歷史較悠久,而且長期以來,尤其是20 世紀90 年代以來,德國在鎂合金壓鑄領域處于世界領先地位。德國聯(lián)邦科技教育部實施了“MADICA”(鎂壓鑄)聯(lián)合攻關計劃,該計劃聯(lián)合了德國60 余家企業(yè)、6 所大學及研究所,累計投資上億歐元進行鎂合金在汽車上的應用研究。同時,由德國科學技術協(xié)會牽頭,啟動了由德國克勞斯塔大學和漢諾威大學負責組織實施的、歐洲最大的鎂合金與鎂合金壓鑄“SFB 390”項目,項目金額超過5300 萬歐元,主要目標是研究鎂合金在結構件中的應用。在政府、企業(yè)和科研部門的共同努力下,德國鎂產業(yè)已取得了豐碩的成果,顯著地促進了鎂合金在德國及歐盟工業(yè)領域的應用。可以說,德國是推動鎂合金發(fā)展特別是鎂合金壓鑄件發(fā)展的先驅和主力軍。
(3)日本
20 世紀80 年代末期,日本開發(fā)出了先進的鎂合金低壓金屬型鑄造裝置,為鎂合金的開發(fā)應用提供了保證,并由此開發(fā)了一系列的鎂合金產品。隨后還開發(fā)出了650t、1300t 和1800t 三種壓鑄機,為大型鎂合金零部件提供生產手段。除在汽車領域開發(fā)和應用鎂合金外,日本還在計算機、通信等領域進行了鎂合金的開發(fā)與應用,成為了鎂合金在3C 產品上的應用強國。
日本的鎂消費量占世界的4% ~ 5%,低于全球工業(yè)生產10% 的比例。因此,日本鎂的應用領域還有進一步擴大的空間。許多制造商正試圖擴大他們的應用。這些制造商不僅包括日本鎂協(xié)會的成員,還包括許多成員以外的制造商。許多公司從日本政府獲得補貼,并正在力求開發(fā)鎂的應用。2019 年,日本鎂的供應量為33545t/ 年,同比下降14.1%,其中97.5%來自中國,其余來自土耳其、俄羅斯、英國和以色列。日本2007 年的需求峰值為4.7 萬噸,但在雷曼破產后的第二年,日本需求在2009 年大幅下降,自此以后于2010 年開始復蘇,并顯示出近4 萬噸的穩(wěn)定需求量。壓鑄件正在以4% 的速度增長。盡管目前尚未有大的應用渠道,但汽車行業(yè)的應用成為主流。用于汽車的小部件項目也得到了投資,應用也在擴大。
結合耐燃鎂合金、加工與連接技術、防腐技術以及大型結構制造技術,日本完成了全鎂車身模型設計與制作,將仿照目前的新干線列車制作一個5m 長的車身結構(如圖7-4),并在假定實際操作環(huán)境的條件下進行疲勞試驗,以驗證長期使用的可靠性和安全性。在鎂一次電池和二次電池領域,日本也有較大投入。
(4)韓國
韓國的鎂工業(yè)涉及鎂技術的所有領域,包括熔煉、精煉、鑄造、擠壓/ 軋制、機械加工、表面處理、涂層和回收利用。浦項制鐵開發(fā)了冶煉技術,并建成了一個大規(guī)模的生產工廠。然而,內部和外部因素導致浦項制鐵鎂錠停產,目前鎂錠主要從中國進口。鎂部件于1998年應用于三星筆記本電腦外殼。另外,還包括多種鎂合金的應用產品,如mp3 和CD/DVD播放機。自2000 年以來,汽車工業(yè)大大增加了鎂部件的應用。開發(fā)鎂薄板材料的興趣始于2002 年。浦項制鐵在2007 年建立了一座3000t 產能的鎂板廠,并開始商業(yè)化生產。與此同時,在浦項制鐵鎂工廠周邊,全南先進材料產業(yè)化中心開發(fā)鎂產業(yè)集群,并專注于鎂部件的加工。
浦項制鐵還在江陵建立了一個煉鎂廠,并于2012 年投產,然而現(xiàn)在已經停止生產。智能手機市場的需求,明顯增加了鎂在智能手機外殼部件中的應用。韓國浦項建立了大型的鎂合金連續(xù)鑄軋生產線,瞄準低成本板材的制備加工,主要應用于汽車零部件(如圖7-5),包括安全氣囊殼體、方向盤芯、座椅架、轉向柱支架、前照燈殼體、車輪架、車門板等。此外,已開發(fā)了各種各樣的鎂產品,如滑輪、油盤、發(fā)動機罩、變速箱和發(fā)動機安裝支架,并開始商業(yè)應用。
(5)其他國家
挪威、以色列、烏克蘭、意大利、瑞士、澳大利亞、瑞典等也在鎂及合金的開發(fā)應用方面做了大量的工作,并取得了不少的成果。從世界鎂產業(yè)發(fā)展歷程可以看出,鎂合金以其巨大技術和經濟優(yōu)勢,正在廣闊的領域中不斷得到開發(fā)和應用。世界發(fā)達國家和地區(qū)鎂產業(yè)的發(fā)展大多基于以豐富的鎂資源和先進的加工裝備為依托,以先進的科技為支撐,以政府、企業(yè)、科研部門的大力配合為保障。此外,英國、美國、德國、澳大利亞和加拿大還在鎂基生物材料領域開始布局,并取得重要進展。
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