“易燃”、“難加工”、“價格高”——這樣的印象一直伴隨著鎂合金。雖作為輕量化材料曾經備受期待,但普及程度卻難如人意。隨著材料和加工技術的發展,現在鎂合金已然發生改變,正在逐漸成為安全易用的輕量化材料。電池和貯氫等能源領域的新項目也已經起航。渡過了休眠期,鎂終于迎來了開花結果的豐收時節。
實用金屬中最輕,且比強度較高的鎂合金,被用于制造筆記本電腦、汽車部件和相機外殼等,已經不算稀奇的材料。雖說如此,要稱其為通用材料還相差很遠,鎂還未能象人們期待的那樣貼近生活。那么,鎂合金有了哪些進化呢?讓我們從其產品自身、加工和用途三個方面,來看鎂合金的進化。
首先,鎂合金自身的進化大致有兩點。一點是難燃性。已有克服了易燃、難滅火等缺點的鎂合金登場。這就是熊本大學在2012年發布的“KUMADAI不燃鎂合金”。作為其基礎的“KUMADAI耐熱鎂合金”在900℃以上也不會自燃,而其進化版“KUMADAI不燃鎂合金”則完全不會燃燒。并且憑借優異的強度受到關注,有望用來制造注重阻燃性的飛機結構材料。
鎂鋰合金是美國宇航局(NASA)在1960年代開發的。當時的用途包括航天產業和軍需產業等,因前述難點的阻礙,在民需產業未能得到采用。
NECPC以非凡的熱情挑戰筆記本電腦的輕量化,在以鎂合金加工能手Kasatani(總部:大阪市)為首的材料企業、表面處理企業及涂裝企業的協助下,在全球率先實現了鎂鋰合金的量產。
現在,鎂合金結構材料主要使用鑄件等制造,要想用于創意性強的用途、或者高強度的大型結構材料,就必須使用擠壓、沖壓、壓延等塑性加工技術和相應的材料。壓延材料能夠滿足這種需求,有望推動鎂合金在結構材料領域的普及。
例如,東芝2013年春季推出的筆記本電腦“dynabook KIRA”采用的頂板,就是由住友電氣工業(以下,住友電工)制造的鎂合金“AZ91”板材以沖壓加工方式制成的。實現了富有金屬光澤的效果。
對住友電工開發的AZ91板材作沖壓加工制成。經化學處理后施以拉絲加工,再覆上透明涂層。 AZ91很難進行塑性加工,此前是使用壓鑄和觸變注射成型方式,住友電工通過在滾軋時控制其金屬結構,成功制造出了壓延材料。制成了沖壓用板材。如果投入量產,就能夠以等于或者低于壓鑄的價格制造結構材料*4。
權田金屬工業(總部:相模原市)也從2013年開始了鎂合金壓延材料成本削減的研究項目。目標是使成本減半,從現在的4000日元/kg,減少到2000日元/kg。
該公司在大約10年前開發出了以快速冷卻法制造微細晶粒鑄板的技術*5。就鑄造速度而言,一般的雙輥鑄造工藝每分鐘能夠鑄造2~3米,該技術則實現了其10倍以上。現在,主要應用于AZ61薄板的量產*6。該公司準備以這項技術為原型,改善軋輥和熔融金屬的進給方法,以達到降低低成本的目的。
最后來看用途的進化。不只是結構材料,將鎂合金用作燃料電池和貯氫等能源相關材料的嘗試也取得了進展。其實以前就知道鎂合金理論上在此類用途具有卓越的能力,但實際上卻沒有充分發揮出來,因易腐蝕,所以工業上一直難以利用。
然而在最近,情況已經開始轉變:東京工業大學及東北大學開發的鎂燃料電池就是一個代表。這種電池能夠提高燃料電池這種原電池的性能,并且延長其壽命。
另一方面,貯氫領域也在使用鎂合金作為貯氫合金。Biocoke Lab(總部:東京)著眼于此,開發出了方便、安全的氫氣儲運技術,已經推出了產品。
韓國和中國也不甘示弱 熱切關注克服了老毛病、積累了雄厚實力的鎂合金的,不只是日本。
諸如,2012年11月,韓國的鋼鐵企業浦項制鐵公司(POSCO)建成了一座鎂精煉廠。滾軋廠已經建成了量產2米寬板材的體制。韓國正準備把曾經完全依靠中國進口的鎂錠料改為國產。而且,鎂還被選為韓國政府在8年內投資250億日元的材料研究計劃的對象,舉國上下都對鎂的未來寄予了厚望,中國也在發揮自身的供應能力,加快開發鎂的活用技術。
反觀日本,雖說技術領先,但面臨著韓國等世界多國的快速追擊。既然鎂合金擁有強大的潛力,在實用化難度已經降低的今天,倘若不加大開發和應用的力度,日本難保不會失敗。
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