【文章內容簡介】 載火箭的控制系統(tǒng)和導航平臺；英國發(fā)射的第一顆高空探測器(Skylark) 試驗火箭以及“偵察兵” （Scout）衛(wèi)星發(fā)射火箭中的關鍵部件均大量用鎂合金制造。最近，日本 “罐式”衛(wèi)星的關鍵部件、空間站上的機器人等都用鎂合金制造。衛(wèi) 星：美國“發(fā)現(xiàn)號”(discoverer)衛(wèi)星總重量為 1500 磅，其中 1/3 為鎂稀土（MgTh）合金；第一顆“Echo”衛(wèi)星和通訊衛(wèi)星（Telstar）中一些關鍵部件均用鎂減輕重量；“探險者”III 號(Explorer III)和“先鋒”(Pioneer)V號衛(wèi)星也都大量用上了鎂合金。導 彈：鎂合金已被美、英等國廣泛用于導彈的關鍵構件上，其中：“泰坦” ， （Titan）號導彈用鎂 2022 磅，49%用于蒙皮；“獵鳥” （Falcon）導彈上結構件 90%用鎂；“狼牙棒”(Mace)導彈用變形鎂 1500 磅，鑄造鎂 300 磅；“師那克” （Snark）導彈用變形鎂 1500 磅，鑄造鎂 330 磅；“奈基式”I 型（NikeHercules）地對空導彈用變形鎂 40 磅和鑄造鎂 200 磅；與之相關的地面移動電子控制設備也用大量鎂。.總之，作為空天飛行器的結構材料，鎂合金的綜合性能的優(yōu)勢是十分明顯的。在航空、航天等高科技領域中有巨大的發(fā)展空間，其應用正方興未艾，見下表。表 3 美國導彈上用的鎂鎂合金 導 彈 結 構板 材 彈體外殼，加強件（肋） ，成型的隔板和環(huán)，表面的蒙皮和肋條，發(fā)動機進氣管和導管，機頭錐和發(fā)動機整流罩，外整流罩；組裝的門，雷達天線，電子部件箱和框架結構，氣動系統(tǒng)助推器擠 壓 件 彈體，桁條，桁梁，支持件，托件，波導管，布線和液體管包皮；發(fā)達機部件和支持件；彈體環(huán)，風扇，地面支撐設備飛機：鎂合金被廣泛應用于飛機發(fā)動機，飛機框架和落地輪，駕駛艙和熒光屏。例如，英國“慧星” ， （Comet） ， “不列顛”(Britannia)和“三叉戟”(Trident)等飛機上均用上大量鑄造鎂合金：每架飛機上用鎂達幾百磅。 “V”型轟炸機（英國）：一架用變形鎂合金達 1 噸；S55 直升機（英國）：變形鎂合10 / 21金蒙皮用了 260 磅；在美國 F80C 全鎂飛機；B36 型轟炸機（用鎂 19000 磅） ；B52 型轟炸機(美國)（用鎂 14000 磅） ；此外，美國的新世界飛機(New World)，B47 型轟炸機，J33 噴氣機和“云雀” （Skyrocket）實驗高速飛機都應用大量鎂。核工程：用于核材料裝罐封存。 核工程輔件；其它軍工：魚雷殼體；穿甲彈彈托；地面設備；軍事運輸?shù)取?jù)報道，美國 AM General “癟氣能跑”的汽車的輪子裝上 公斤的鎂壓鑄環(huán)。一旦汽車輪胎被扎漏氣，有了這種鎂壓鑄環(huán)，汽車還能以 48 公里/小時的速度跑一個小時。該公司在未來五年內為美國陸軍提供 5000 輛這種“癟氣能跑”汽車。此外，它還可以用于救護車等。（2）鎂合金在民用工業(yè)上的應用A．汽車工業(yè)當今汽車工業(yè)，節(jié)能、安全、環(huán)保成為發(fā)展的三大主題。汽車材料的生產應用與此密切相關，汽車生產者積極開發(fā)和應用新型汽車材料，減輕汽車質量、降低燃油消耗，提高結構強度，改善 NVH（噪聲、振動、沖擊）指標。美國于1994 年提出了新一代交通工具（PNGV）的合作計劃，其目標是要生產出消費者可以承受的，百公里油耗 3 升的六人載客汽車，而整個汽車要由 80%以上的部件是可以回收的，此外還提出了平均燃油標準（CAFE），也就是說汽車重量每減少 10%，燃油經濟性提高 %，排放相應減少。在歐洲，人們也提出了 3 公升汽油轎車的概念，希望將二氧化碳排放由目前的 183mg/km 降低到 2022 年的120mg/km。目前，我國汽車工業(yè)正以超常規(guī)的速度迅速發(fā)展，巨大的人口基數(shù)意味著家庭轎車的普及將要消耗難以估計的石油資源。我國是一個貧油國家，石油資源的短缺使我們不得不把節(jié)約石油放在國家戰(zhàn)略的高度，同時降低汽車排放來保護環(huán)境也是我們不得不關注的問題。隨著環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展呼聲的日益高漲，必然要求汽車輕量化和提高燃料經濟性，采用鎂合金制造汽車零件，不僅能夠減輕汽車自重、提高燃料利用率、減少環(huán)境污染，而且可以提高汽車的駕駛性能和安全性。因此，各大汽車公司已經將鎂合金制造汽車零部件作為重要的發(fā)展方向。表 4 汽車上鎂合金零件替代情況代替前重量(Kg)代替后重量(Kg)減輕率(%) 輕量化量(Kg)車身 58 內飾件 33 11 / 21動力總成(發(fā)動機)()()35(34)()懸掛件 58 剎車 54 各種固定件 50 方向盤支架 30 B．鎂合金在其它行業(yè)的應用在高速列車、磁懸浮列車和城市軌道交通工業(yè)中使用鎂合金零部件也都具有良好的減重、節(jié)能和降噪的效果。此外，對于 3C 產業(yè)（Computer，munication，consumption，即計算機、通訊、消費性電子）中的產品零件，鎂合金是極佳的零件材料選擇對象。鎂合金用于制造手機、筆記本電腦和數(shù)碼相機等數(shù)字產品的外殼，具有強度高和電磁屏蔽性好的優(yōu)點。近年來，日本和我國臺灣地區(qū)鎂合金 3C（Computer。 Communication。 Consumer Electroics Products）產品，如筆記本電腦、手機 CD 機、攝像機、數(shù)字相機、攝影儀、MD、電風扇、空調、洗衣機，的生產急劇增長。由于這些領域的開拓，鎂的用量驟增，據(jù)統(tǒng)計，在全球范圍內，已連續(xù) 10 年保持增長率大于 20%，這在近代工程金屬材料中前所未有。技術原形中國科學院的主要研究領域包括鎂合金材料的研制（鎂鋁合金、鎂稀土合金等、金屬改性等） 、制備和加工技術、鎂合金表面處理技術等。自九十年代末期，投入了大量研究力量，對鎂合金方面的課題進行攻關，取得了一系列成果，擁有一支高學水平的鎂合金及其加工研究開發(fā)隊伍，在鎂合金研究與發(fā)展方面積累了雄厚的基礎。4．1 表面處理技術鎂合金表面陶瓷化處理工藝主要用于電子產品的外殼和汽車、摩托車的零部件，是科技部十五科技攻開的主要課題。經過表面陶瓷化處理的鎂合金產品，具有耐腐蝕、耐磨、強度高、屏蔽性好，外觀光滑美觀等優(yōu)點。中科院已開發(fā)出具有自主知識產權、環(huán)保性能好、成本低的鎂合金高頻雙極性脈沖陽極氧化技術、鎂合金復合電沉積協(xié)和涂層（Synergistic coating）等技術、化學轉化涂層技術、耐蝕性能表征等方面具有雄厚的技術基礎。12 / 214．2 新合金的主要技術指標自 1999 年開始，中科院進行了新型耐熱鎂合金和高強鎂合金的研究，通過大量的研究和探索，取得了重要進展。大幅度提高了鎂合金在室溫和高溫（120～200℃）的強度和抗蠕變性能，并初步形成了一個低成本耐熱鎂合金的成分系列。在高強高韌性鎂合金的研究方面也取得了重要進展。目前所研制和開發(fā)的系列合金的整體水平已接近國際先進水平。與目前報道的指標相比，相關指標均達到國際先進水平。4．3 鎂合金成形技術 鎂合金壓鑄 壓鑄鎂合金的工業(yè)應用獲得了實質性進展。鎂合金具有良好的充型能力，充型后凝固速度較快，對壓鑄型的熱沖擊較小，可用于壓鑄薄壁件而不會出現(xiàn)熱裂和欠鑄等缺陷。鎂合金減輕壓鑄型的熱疲勞現(xiàn)象，延長壓鑄型的使用壽命，縮短壓鑄件的留型時間，壓鑄生產速率比鋁合金快約 75%。鎂合金與鐵基本不發(fā)生反應，不侵蝕鋼坩堝和壓鑄型，既避免了坩堝對鎂合金液的污染，又延長了鋼坩堝和壓鑄型的壽命，使得鎂合金不但象鋁合金一樣可用于冷室壓鑄機壓鑄，而且可以用效率更高的熱室壓鑄機壓鑄。鎂合金的收縮率均勻一致，脫型力比鋁合金低 20%30%，因而，鎂合金壓鑄件不但具有較高的尺寸精度，而且其壓鑄件的清理能耗不到鋁合金壓鑄件 60%。采用壓鑄技術將鎂合金用于汽車產業(yè)，生產汽車零部件（如變速箱殼體、缸蓋、儀表盤覆蓋件等），則可大大減輕汽車重量，實現(xiàn)高速、低油耗，提高汽車質量、增強競爭力，使我國的汽車制造的整體水平上一個新的臺階。. 鎂合金半固態(tài)鑄造 鎂合金半固態(tài)鑄造成形技術原理是將熔融的液態(tài)鎂合金冷卻到液、固相溫度范圍內進行強烈攪拌，得到一種液固相共存的混合漿料，然后將這種半固態(tài)金屬漿料鑄造成形，獲得具有細晶粒、非枝晶組織的高性能鎂合金零件。 半固態(tài)金屬鑄造成形克服了傳統(tǒng)鑄造成形的易產生縮孔、縮松、氣孔及尺寸偏差等缺點，具有成形溫度低（鎂合金至少可降低 50－100 攝氏度） ，延長模具壽命，節(jié)約能源，改善生產條件和環(huán)境，提高鑄件質量（減少氣孔和縮孔） ，減少加工余量等許多優(yōu)點。 近年來國際上半固態(tài)金屬加工技術和研究是國際金屬加工技術研究熱點， 而以鎂合金為代表的輕合金異軍突起，以每年 20％的速度快速增長，并可代替工程塑料，以滿足 3C(計算機、通訊、電子)產品輕、薄、小型化高集成度以及13 / 21環(huán)保方面的市場需求成為現(xiàn)代汽車和 3C 的產品首先材料。如果生產制造各種鎂合金半固態(tài)成形件，使之成為科技含量高、附加值高的終極產品。產品應用廣泛，市場前景十分看好，經濟效益可觀。4．4 鎂合金變形產品中科院最近幾年對 AZ3AZ6ZK60、稀土鎂合金、鎂鋰和快凝鎂合金等系列的變形鎂合金進行了研究，并開發(fā)出鎂合金板材、管材，棒材、型材等。中國人口眾多，3C 產品、汽車、建筑、航空和航天等產業(yè)的需求量非常大。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國 1997 年的筆記本電腦銷售量為 17 萬臺，2022 年增長到 45萬臺（年平均增長率為 39%） ，僅以筆記本電腦的 50%采用變形鎂合金外殼產品計（按國際行情鎂合金筆記本電腦壓鑄外殼 12 美元） ，將產生高達 2～3 億人民幣的直接經濟效益，還可以帶動其它相關企業(yè)的發(fā)展。如果把變形鎂合金推廣到其他 3C 產品和其它領域：包括交通運輸用型材、汽車外部部件、建筑用型