材料輕量化：寬幅鎂板是熱點
2019-12-06 14:30 ?瀏覽：次
鎂合金板帶材市場需求和規(guī)模化應(yīng)用形成的發(fā)展趨勢是寬幅化和低成本化。寬幅化是鎂合金板帶材滿足航空航天和汽車等交通運輸工業(yè)輕量化需要的基本條件，低成本化是鎂合金板帶材可以與其它材料競爭的重要條件。
市場對鎂合金板帶的需求和應(yīng)用主要是基于其具有密度小、剛性大、加工性能好、綜合利用率高、減震和電磁屏蔽性能優(yōu)良等特點。
根據(jù)不完全統(tǒng)計，國外鎂合金板帶材專業(yè)化生產(chǎn)線的產(chǎn)能在3萬~5萬t/a，目前還主要以小規(guī)?；?、小批量化、塊式法生產(chǎn)方式為主，生產(chǎn)線也遠沒有達到實際產(chǎn)能。
目前國內(nèi)鎂合金板帶材的市場應(yīng)用領(lǐng)域、實際用途及其厚度等規(guī)格主要包括：
航空航天及軍事領(lǐng)域：主要使用厚度在6~100mm的鎂合金中厚板材，用于制造衛(wèi)星和登月飛船底座、導(dǎo)彈和火箭的儀表艙壁板、導(dǎo)彈和飛機的尾翼、戰(zhàn)斗機副油箱及襯板以及其它結(jié)構(gòu)零部件。同時也有2~6mm厚度的鎂合金中板用于生產(chǎn)設(shè)備部件的外殼或箱蓋，以及支架、門殼體等零部件。
汽車行業(yè)：主要使用厚度在1.2~3mm的鎂合金薄板，用于制造儀表面板、車門板、發(fā)動機蓋板、行李箱蓋板、車頂板、變速器蓋、座椅骨架和靠背等。
軌道交通：0.1~0.3mm厚度的薄板用于制造列車蜂窩地板的蜂窩芯，0.6~3.5mm厚度的產(chǎn)品用于制造蜂窩地板的上下面板。列車內(nèi)襯板、物品架使用的鎂合金板材厚度為3~5mm，而列車裙板、座椅、臥鋪板使用的鎂合金板材厚度為5~7mm。列車內(nèi)部的受力件使用的鎂合金板厚度多在4~12mm。
3C等電子產(chǎn)品行業(yè)：主要使用鎂合金薄板，厚度多在0.4~1.5mm。在具體厚度規(guī)格上，0.1~0.3mm厚度的薄板用于生產(chǎn)音響音膜，0.4~0.6mm厚度的薄板用于生產(chǎn)U盤外殼、移動硬盤外殼等。0.6~1.2mm厚度的板材用于生產(chǎn)智能手機外殼、筆記本電腦外殼、數(shù)碼相機外殼、攝影機外殼，而1.5~3mm厚度的板材用于生產(chǎn)電視機、冰箱、洗衣機等家電外殼。
其它行業(yè)：印刷版使用的鎂合金板材厚度為1~10mm。運動器材、醫(yī)療工具、手動工具使用的鎂合金板材厚度為2~8mm；電池片使用的鎂合金薄板厚度為0.25~0.5mm。
為適應(yīng)以交通運輸工具為代表等行業(yè)用材的需要，鎂合金板帶材的尺寸規(guī)格發(fā)展趨勢是寬幅、薄板卷。例如，在國家科技部新材料產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃及2013年有色金屬行業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)品目錄中均將幅寬超過1500mm的鎂合金板帶材作為重點研制開發(fā)和工業(yè)化生產(chǎn)的目標產(chǎn)品。如圖所示為國內(nèi)鎂合金板帶材在民用市場應(yīng)用的一些典型產(chǎn)品。
目前，國內(nèi)鎂合金板帶材合金品種以鎂-鋁-鋅系為主，同時還有鎂-錳系、鎂-鋅-鋯系。其中，鎂-鋁-鋅系中的AZ31B，AZ91D由于具有焊接性能好、強度高、加工性能好、軋制溫度范圍較寬等優(yōu)點而廣泛應(yīng)用于交通運輸、電子信息、電池工業(yè)等領(lǐng)域。另外，國內(nèi)大學(xué)和科研機構(gòu)也在進行稀土鎂合金、耐腐蝕鎂合金、耐高溫鎂合金、高強鎂合金板帶材的研制和開發(fā)。
因此，筆者認為，國內(nèi)鎂合金板帶材生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)針對下游用戶的實際需求進行有針對性的研究和生產(chǎn)，以進一步提高產(chǎn)品的附加值、擴大產(chǎn)品的應(yīng)用（尤其是民用領(lǐng)域）。
其一，即使對于相同的產(chǎn)品，生產(chǎn)企業(yè)也應(yīng)能夠提供不同牌號、性能、等級、價格的鎂合金板帶材，由使用企業(yè)根據(jù)實際需求和產(chǎn)品定位來進行選擇和購買；其二，鎂合金板帶材生產(chǎn)企業(yè)在產(chǎn)品出廠時應(yīng)能夠同時提供其合金的具體成分、微觀組織分析結(jié)果、綜合力學(xué)性能檢測結(jié)果等數(shù)據(jù)。其三，鎂合金板帶生產(chǎn)企業(yè)只考慮了板帶材的生產(chǎn)，未考慮零部件加工制作過程中的技術(shù)難題，比如零部件模具的設(shè)計制造、板帶材拉伸和沖壓、表面處理、防腐等方面存在的技術(shù)問題或難題。鎂合金板帶材生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)能夠協(xié)助下游用戶解決以上問題或技術(shù)難題。
筆者建議，生產(chǎn)線和加工設(shè)備規(guī)?；蛯I(yè)化；工藝技術(shù)多樣化和借鑒化；生產(chǎn)連續(xù)化和低成本化；新上項目平穩(wěn)化和逐期過渡化；生產(chǎn)線工程設(shè)計專業(yè)化；產(chǎn)品多樣化和差異化；板帶材深加工協(xié)作化和就地化；擴大產(chǎn)品應(yīng)用以市場需求為推動化。
目前，鎂合金板帶材在研發(fā)、生產(chǎn)和生產(chǎn)線的建設(shè)、加工設(shè)備的設(shè)計等方面都屬于原材料和制造行業(yè)的一個熱點，但在目前情況下其工業(yè)化代替鋼、鋁等金屬還存在著一些困難，進展也相對緩慢。同時，鎂合金板帶材也面臨著具有重量更輕、強度更高、成形性更為優(yōu)良的碳纖維等復(fù)合材料的競爭（如手機、筆記本電腦廠家目前在考慮使用碳纖維等新型材料），這一點必須引起鎂行業(yè)的重視，在推動鎂合金尤其是薄規(guī)格板帶材的規(guī)?；a(chǎn)和應(yīng)用上應(yīng)迅速行動起來，或者一旦錯過這個良好局面和發(fā)展時期，未來會面臨更大的困難。
市場對鎂合金板帶的需求和應(yīng)用主要是基于其具有密度小、剛性大、加工性能好、綜合利用率高、減震和電磁屏蔽性能優(yōu)良等特點。
根據(jù)不完全統(tǒng)計，國外鎂合金板帶材專業(yè)化生產(chǎn)線的產(chǎn)能在3萬~5萬t/a，目前還主要以小規(guī)?；?、小批量化、塊式法生產(chǎn)方式為主，生產(chǎn)線也遠沒有達到實際產(chǎn)能。
目前國內(nèi)鎂合金板帶材的市場應(yīng)用領(lǐng)域、實際用途及其厚度等規(guī)格主要包括：
航空航天及軍事領(lǐng)域：主要使用厚度在6~100mm的鎂合金中厚板材，用于制造衛(wèi)星和登月飛船底座、導(dǎo)彈和火箭的儀表艙壁板、導(dǎo)彈和飛機的尾翼、戰(zhàn)斗機副油箱及襯板以及其它結(jié)構(gòu)零部件。同時也有2~6mm厚度的鎂合金中板用于生產(chǎn)設(shè)備部件的外殼或箱蓋，以及支架、門殼體等零部件。
汽車行業(yè)：主要使用厚度在1.2~3mm的鎂合金薄板，用于制造儀表面板、車門板、發(fā)動機蓋板、行李箱蓋板、車頂板、變速器蓋、座椅骨架和靠背等。
軌道交通：0.1~0.3mm厚度的薄板用于制造列車蜂窩地板的蜂窩芯，0.6~3.5mm厚度的產(chǎn)品用于制造蜂窩地板的上下面板。列車內(nèi)襯板、物品架使用的鎂合金板材厚度為3~5mm，而列車裙板、座椅、臥鋪板使用的鎂合金板材厚度為5~7mm。列車內(nèi)部的受力件使用的鎂合金板厚度多在4~12mm。
3C等電子產(chǎn)品行業(yè)：主要使用鎂合金薄板，厚度多在0.4~1.5mm。在具體厚度規(guī)格上，0.1~0.3mm厚度的薄板用于生產(chǎn)音響音膜，0.4~0.6mm厚度的薄板用于生產(chǎn)U盤外殼、移動硬盤外殼等。0.6~1.2mm厚度的板材用于生產(chǎn)智能手機外殼、筆記本電腦外殼、數(shù)碼相機外殼、攝影機外殼，而1.5~3mm厚度的板材用于生產(chǎn)電視機、冰箱、洗衣機等家電外殼。
其它行業(yè)：印刷版使用的鎂合金板材厚度為1~10mm。運動器材、醫(yī)療工具、手動工具使用的鎂合金板材厚度為2~8mm；電池片使用的鎂合金薄板厚度為0.25~0.5mm。
為適應(yīng)以交通運輸工具為代表等行業(yè)用材的需要，鎂合金板帶材的尺寸規(guī)格發(fā)展趨勢是寬幅、薄板卷。例如，在國家科技部新材料產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃及2013年有色金屬行業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)品目錄中均將幅寬超過1500mm的鎂合金板帶材作為重點研制開發(fā)和工業(yè)化生產(chǎn)的目標產(chǎn)品。如圖所示為國內(nèi)鎂合金板帶材在民用市場應(yīng)用的一些典型產(chǎn)品。
目前，國內(nèi)鎂合金板帶材合金品種以鎂-鋁-鋅系為主，同時還有鎂-錳系、鎂-鋅-鋯系。其中，鎂-鋁-鋅系中的AZ31B，AZ91D由于具有焊接性能好、強度高、加工性能好、軋制溫度范圍較寬等優(yōu)點而廣泛應(yīng)用于交通運輸、電子信息、電池工業(yè)等領(lǐng)域。另外，國內(nèi)大學(xué)和科研機構(gòu)也在進行稀土鎂合金、耐腐蝕鎂合金、耐高溫鎂合金、高強鎂合金板帶材的研制和開發(fā)。
因此，筆者認為，國內(nèi)鎂合金板帶材生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)針對下游用戶的實際需求進行有針對性的研究和生產(chǎn)，以進一步提高產(chǎn)品的附加值、擴大產(chǎn)品的應(yīng)用（尤其是民用領(lǐng)域）。
其一，即使對于相同的產(chǎn)品，生產(chǎn)企業(yè)也應(yīng)能夠提供不同牌號、性能、等級、價格的鎂合金板帶材，由使用企業(yè)根據(jù)實際需求和產(chǎn)品定位來進行選擇和購買；其二，鎂合金板帶材生產(chǎn)企業(yè)在產(chǎn)品出廠時應(yīng)能夠同時提供其合金的具體成分、微觀組織分析結(jié)果、綜合力學(xué)性能檢測結(jié)果等數(shù)據(jù)。其三，鎂合金板帶生產(chǎn)企業(yè)只考慮了板帶材的生產(chǎn)，未考慮零部件加工制作過程中的技術(shù)難題，比如零部件模具的設(shè)計制造、板帶材拉伸和沖壓、表面處理、防腐等方面存在的技術(shù)問題或難題。鎂合金板帶材生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)能夠協(xié)助下游用戶解決以上問題或技術(shù)難題。
筆者建議，生產(chǎn)線和加工設(shè)備規(guī)?；蛯I(yè)化；工藝技術(shù)多樣化和借鑒化；生產(chǎn)連續(xù)化和低成本化；新上項目平穩(wěn)化和逐期過渡化；生產(chǎn)線工程設(shè)計專業(yè)化；產(chǎn)品多樣化和差異化；板帶材深加工協(xié)作化和就地化；擴大產(chǎn)品應(yīng)用以市場需求為推動化。
目前，鎂合金板帶材在研發(fā)、生產(chǎn)和生產(chǎn)線的建設(shè)、加工設(shè)備的設(shè)計等方面都屬于原材料和制造行業(yè)的一個熱點，但在目前情況下其工業(yè)化代替鋼、鋁等金屬還存在著一些困難，進展也相對緩慢。同時，鎂合金板帶材也面臨著具有重量更輕、強度更高、成形性更為優(yōu)良的碳纖維等復(fù)合材料的競爭（如手機、筆記本電腦廠家目前在考慮使用碳纖維等新型材料），這一點必須引起鎂行業(yè)的重視，在推動鎂合金尤其是薄規(guī)格板帶材的規(guī)?；a(chǎn)和應(yīng)用上應(yīng)迅速行動起來，或者一旦錯過這個良好局面和發(fā)展時期，未來會面臨更大的困難。
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