基礎(chǔ)材料領(lǐng)域的高速發(fā)展給社會、經(jīng)濟、文化體系等各方面帶來了重大變化。作為基礎(chǔ)材料產(chǎn)業(yè)的一個重要門類，我國鎂合金材料產(chǎn)業(yè)自響應(yīng)落實“十三五”系列戰(zhàn)略措施以來，自主研發(fā)了10余種鎂合金材料并成功應(yīng)用于航空、航天、軍工、汽車等領(lǐng)域，大幅降低了鎂合金產(chǎn)品的成本，提升了產(chǎn)品市場競爭力。我國鎂資源豐富，受汽車節(jié)能減排及輕量化等需求刺激，有望促進鎂合金材料消費市場的進一步發(fā)展，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來機遇與挑戰(zhàn)。
我國積極開展了鎂合金材料的研制工作，在稀土鎂合金、大尺寸鑄棒、大型復(fù)雜件的工程技術(shù)方面取得重要突破，研制的部分高強鎂合金大尺寸復(fù)雜鑄件、高強耐熱鎂合金大規(guī)格擠壓型材/鍛件等達到世界水平。具體來看，2019年，南京云海特種金屬股份有限公司在技術(shù)研發(fā)和生產(chǎn)整合方面取得重大進展，生產(chǎn)的鍛造鎂合金輪轂在汽車主機企業(yè)得到應(yīng)用。上海交通大學(xué)輕合金精密成型研究中心開發(fā)了新型輕質(zhì)鎂稀土合金材料，成功應(yīng)用于直升機關(guān)鍵復(fù)雜承力部件，輕量化效果顯著，并已實現(xiàn)批量穩(wěn)定制造，填補了我國新一代直升機用高強耐熱鎂合金材料空白。重慶大學(xué)國家鎂合金材料工程技術(shù)研究中心研制出AT、AE、VW系列等40多種新型鎂合金，其中有16種合金成為國家標準牌號，十幾種合金得到工程應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化推廣。東北大學(xué)開發(fā)了大規(guī)格鎂合金扁鑄錠生產(chǎn)技術(shù)，目前能夠生產(chǎn)大截面為1450mm×400mm的鎂合金大扁錠；開發(fā)了鎂合金寬幅板帶卷軋制成套技術(shù)，已實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。中南大學(xué)和長春應(yīng)用化學(xué)研究所等單位開發(fā)出高強高韌稀土鎂合金、壓鑄鎂合金和稀土鎂合金批量生產(chǎn)技術(shù)，成功應(yīng)用于航空、航天、軍工、汽車、電子產(chǎn)品等領(lǐng)域，大幅降低了稀土鎂合金產(chǎn)品的成本，提升了市場競爭力，填補了國內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域的空白。
相較于普通鎂合金材料，稀土鎂輕質(zhì)結(jié)構(gòu)合金材料在添加稀土后，具有強度高、韌性好、耐熱耐蝕等顯著優(yōu)勢，解決了制約鎂合金材料廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵問題，是推進我國航空、航天、汽車、軌道交通等領(lǐng)域輕量化發(fā)展的關(guān)鍵基礎(chǔ)材料。我國鎂、稀土資源豐富，合金成型及加工技術(shù)成熟，市場應(yīng)用空間大，稀土鎂合金輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料產(chǎn)業(yè)體系完整，可實現(xiàn)自產(chǎn)自銷。
稀土鎂輕質(zhì)結(jié)構(gòu)合金材料未來的市場需求主要集中在：①鎂稀土母合金、稀土鎂合金短流程低成本制備技術(shù)開發(fā)及推廣應(yīng)用；②面向應(yīng)用的新型稀土鎂合金材料開發(fā)；③加工成型技術(shù)及配套裝備研發(fā)；④完善稀土綠色冶煉分離技術(shù)，加快推廣應(yīng)用；⑤面向材料生命周期的系統(tǒng)研究，建立“產(chǎn)學(xué)研用”協(xié)同發(fā)展平臺；⑥加快稀土鎂輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料應(yīng)用速度，在未來3~5年內(nèi)實現(xiàn)領(lǐng)域向民用領(lǐng)域轉(zhuǎn)化，逐漸擴大市場規(guī)模，到2035年將替代普通鎂合金材料的比例達到30%。
鎂合號眾多，已在多領(lǐng)域大量應(yīng)用的合金系列為Mg-Al系合金，特別是在鑄造過程中表現(xiàn)出工藝穩(wěn)定、燒損較小、室溫條件下有著力學(xué)性能和高強耐腐蝕行為的AZ91鎂合金。在變形鎂合金方面，獲得大量應(yīng)用的是Mg-Zn系合金，其在熱處理過程中表現(xiàn)出的時效強化行為。在該系列中，從合號ZM81的相關(guān)研究來看，其表現(xiàn)出比Mg–Al合金更的力學(xué)性能。ZK系合金主要為Mg-Zn-Zr系鎂合金，是目前應(yīng)用多的變形鎂合金之一，代表是ZK61鎂合金，其經(jīng)高溫成型冷卻和人工時效處理后，抗拉強度大于300MPa，具有良好的塑性及耐蝕性，可加工性良好，能制造形狀復(fù)雜的大型鍛件。
與Mg-Al、Mg-Zn系合金相比，稀土元素合金化后的Mg-RE系合金，鑄造過程中的工藝性能更加穩(wěn)定，且在力學(xué)相關(guān)實驗中表現(xiàn)出更加的力學(xué)行為。La、Ce稀土在鎂合金中應(yīng)用發(fā)展比較成熟的是AE系鎂合金，主要是以混合稀土形式加入，典型代表如AE44、AE41鎂合金，具有的力學(xué)性能，尤其是在延伸率上遠遠超過AZ91、AM60等傳統(tǒng)非稀土鎂合金。Mg-RE系合金良好的流動性使其易于壓鑄成型，價格優(yōu)勢明顯，可滿足民用產(chǎn)品的規(guī)模化生產(chǎn)，如已應(yīng)用于汽車變速箱殼體等零部件。另外，輕稀土在Mg中的固溶度很低，有利于提高鎂合金的導(dǎo)熱性能，未來在與第五代移動通信技術(shù)相關(guān)的電子產(chǎn)品、基站、接入網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等的結(jié)構(gòu)件上應(yīng)用潛力很大。面向民用市場的輕稀土鎂合金材料的應(yīng)用開發(fā)，有助于促進稀土元素的平衡應(yīng)用，解決La、Ce等高豐度稀土元素的積壓問題，擴大稀土在新領(lǐng)域的應(yīng)用，加快稀土產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，彰顯稀土資源在我國高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)中的戰(zhàn)略價值和支撐作用。
新型超塑性鎂合金材料生產(chǎn)成本相對較低、利潤較高，在鎂合金材料生產(chǎn)和應(yīng)用中競爭優(yōu)勢明顯。已有研究表明，我國研發(fā)的新型超塑性鎂合金性能指標優(yōu)于日本生產(chǎn)的同類產(chǎn)品，具有室溫強度高（抗拉強度>350MPa、屈服強度>250MPa），沖壓過程中的超塑性變形能力強（中、低溫延伸率為~200%，高溫延伸率為700%~800%）。未來需進一步加強該類材料研究，為航空、航天技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展提供支撐。
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