↑镁是极重要的有色金属,它比铝轻,能够很好地与其他金属构成高强度的合金,镁合金具有比重轻、比强度和比刚度高、导热导电性好、兼有良好的阻尼减震和电磁屏蔽性能、易于加工成型、容易回收等优点,因此被誉为↑↑↑“↑↑↑21世纪绿色工程材料↑↑↑”↑↑↑。但长期以来,由于受价格昂贵和技术方面的限制,镁及镁合金只少量应用于航空、航天及军事工业,因而被称为↑↑↑“↑↑↑贵族金属↑↑↑”↑↑↑。自20世纪90年代以来,在传统的应用领域里,镁的需求量不断增加。据报道,西方金属镁的需求量以每年5%的速度递增。镁是继钢铁、铝之后的第三大金属工程材料,被广泛地应用于航空航天、汽车、电子、移动通讯、冶金等领域。可以预计,由于其它结构金属生产成本的增加,金属镁在未来的重要性变得更大。↑↑
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↑镁的资源丰富↑
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↑镁在地壳表层储量居第8位,占1.9%(质量比),而我国的镁储量占世界第一。镁在自然界中以化合态存在,镁矿石主要包括菱镁矿(主要含MgCO3)和白云石(主要含CaCO3·MgCO3)。我国已探明的菱镁矿资源总量为31.45亿t,占世界储量的22.5%,工业储量为27亿t;白云石40亿t;蛇纹石30亿t。另外,盐湖和海水中也含有大量的镁。青海柴达木盆地的33个盐湖镁盐储量为47.5亿t,而且储存形式为非常有利于开采的高纯度氯化镁。每千克海水中约含3.8g氯化镁,1.7克硫酸镁,因而海水中含镁约为2.1t(2100亿t)。据专家估计,镁资源的开采年限可达1000年,对人类而言简直就是取之不尽用之。↑
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↑镁及镁合金的优良特性↑
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↑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%。除了比重低,镁还有很多其它的优异物理特性,这些优异的物理特性主要表现在:比铝高30倍的减振性能;比塑料高200倍的导热性能;其热膨胀性能只有塑料的1/2。↑
↑和压铸铝合金相比,镁除了上述物理性能等优点,还具有较高的机械性能。镁的强度和刚度要明显好于塑料,延伸率和冲击抗力则明显好于压铸铝合金。↑
↑镁有很好的加工性能,也就是说有很好的铸造性能。和其它材料比,它的制造成本很低,值得重视的是,尽管每公斤镁锭的价格要比铝和铁贵一些,但它单位体积的成品价格几乎是一样的。↑
↑镁的物理化学特性使其比铝更适合压铸大型部件。镁单位体积的熔化潜热只有铝的2/3,比热只有铝的3/4,并且有非常低的溶铁性。这些特性使镁压铸件达到和铝几乎相同的单位重量生产成本。↑
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↑镁的广泛应用↑
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↑无论是在国内还是在国外,镁的应用主要集中在铝合金生产、压铸部件生产、炼钢脱硫、阴极保护、镁合金、金属还原及其他领域。↑
↑由于镁的密度小,比强度高,并能与铝、铜、锌等金属构成高强度合金,因此,镁是重要的合金元素。世界上镁的最大消费领域是作铝合金添加元素。↑
↑2002年世界主要地区原镁消费中,压铸占35%。在镁压铸生产行业中,北美、拉美、西欧用量最多,因为汽车制造业促进了市场对镁需求量的增长。有关统计数字表明,在过去10年里,镁合金压铸件在汽车上的使用量上升了15%左右,而且这种发展趋势还会继续。↑
↑欧美、俄罗斯等地区和国家的不少钢厂都采用镁脱硫。2002年世界主要地区原镁消费中,5.73万吨用于炼钢脱硫,占总量的15.70%。↑
↑使用镁牺牲阳极进行阴极保护,是一种有效的防止金属腐蚀的方法,镁牺牲阳极具有以下特点:防腐性能好、不需外加直流电源、安装后自动运行、不需维护、占地面积少、工程费用低、与外界环境不发生任何干扰。镁牺牲阳极广泛用于石油管道、天燃气、煤气管道和储罐;港口、船舶、海底管线、钻井平台;机场、停车场、桥梁、发电厂、市政建设、水处理厂、石化工厂、冶炼厂、加油站的腐蚀防护以及热水器、换热器、蒸发器、锅炉等设备。↑
↑镁合金作为目前密度最小的金属结构材料之一广泛应用于航空航天工业、军工领域、交通领域(包括汽车工业、飞机工业、摩托车工业、自行车工业等)、3C领域等。↑
↑镁合金的特点可满足于航空航天等高科技领域对轻质材料吸噪、减震、防辐射的要求,可大大改善飞行器的气体动力学性能和明显减轻结构重量。从20世纪40年代开始,镁合金首先在航空航天部门得到了优先应用。↑
↑近二十年来,世界汽车产量持续增长,年均增长率为2.5%。汽车工业发展程度是一个国家发达程度的重要标志之一,而金属材料是汽车工业发展的重要基础。出于节能与环保的要求,汽车设计专家们想方设法减轻汽车体重,以达到减少汽油消耗和废气排放量的双重效果。镁合金作为最轻的结构材料,能满足日益严格的节能和尾气排放的要求;可生产出重量轻、耗油少、环保型的新型汽车。目前,汽车仪表、座位架、方向操纵系统部件、引擎盖、变速箱、进气歧管、轮毂、发动机和安全部件上都有镁合金压铸产品的应用。↑
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↑我国镁的生产状况和亟待解决的问题↑
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↑近年来,世界各国对镁的需求量很大,我国原镁的生产量年年攀升,最近几年产量一直位居世界第一,2003年占全球镁产量高达66.6%,显示出了很强的活力。↑
↑镁的市场前景看好,制约镁产业发展的主要是原镁冶炼中能源消耗和环境污染控制。镁的生产工艺主要包括硅热法(又称皮江法)和电解法,在我国是以硅热法为主,国外则以电解法为主。硅热法炼镁工艺投资小,上马快,运营成本低,同时我国廉价的镁资源、能源和人力,使得硅热法在我国遍地开花。但是硅热法工艺落后,机械化自动化程度差,能源消耗量过大,对环境污染比较严重,产品质量不够稳定。我国金属镁的生产带来了较为严重的资源浪费和环境污染。近年来,广大科技工作者在炼镁工业的节能降耗、控制污染、降低成本等方面作出了一系列卓有成效的业绩,使我国金属镁工业的整体水平不断提高,并将迎来我国金属镁工业的高速发展阶段。↑
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