镁合金优势、主要瓶颈和制约因素有哪些？

镁合金减重、散热、抗震性能，生产难度/成本、耐腐蚀性不强制约发展。

镁合金是目前工程应用中最轻的工程金属材料，已在汽车电子、航天、通讯 等行业得到了广泛应用。作为性能优异的汽车轻量化材料，镁合金被铝和钢铁生 产商用作生产汽车部件和其他产品的关键合金元素，有诸多优势如下： 1）密度较低，是目前商用最轻的金属结构材料。镁合金的密度约为铝合金的 2/3，钢铁的 1/4。镁合金的比强度高于铝合金和钢铁，在不降低零部件强度的条 件下使用镁合金，可以减轻零部件的重量。镁合金的比重比塑料重，而单位重量 的强度比塑料高，所以在零部件强度相同的情况下，镁合金零部件能做得比塑料 零部件薄且轻。

2）良好的散热性能与抗震降噪性能。镁合金导热系数约为铝合金导热系数的 1/2。相较于铝合金散热片，镁合金散热片在根部与顶部可以形成较大的空气温差， 加速空气对流，提高散热效率。在弹性范围内，镁合金受到冲击载荷时，吸收的能 量比铝合金高 50%。所以，用作重复运动、断续运动零部件材料时，镁合金可吸 收其振动延长机械寿命。 3）热容量低，具有较好的压铸性能。镁合金具有很好的流动性和快速凝固率， 能生产表面精细、棱角清晰的零件，并能防止过量收缩以保证尺寸公差。由于镁 合金热容量低，与生产同样的铝合金铸件相比，其生产效率高 40%-50%，且铸件 尺寸稳定、精度高、表面光洁度好。

4）优异的切削加工性能。镁合金是所有常用金属中较容易加工的材料，加工 时可采用较高的切削速度和低价的切削刀具，工具消耗低，并且允许较高的切削 速度，缩短切削加工时间，延长刀具使用寿命，经一次切削即可获得优良的表面 光洁度，极少出现积屑。 5）资源丰富且易于回收再生。中国是镁资源大国，储量十分丰富，原镁产量 占世界总产量的 80%以上。同时，镁合金压铸件废弃后，可直接回收处理再利用， 因而具有良好的环保性，被称为“21 世纪绿色工程材料”。

由于镁合金替代铝合金以及钢铁部件存在部分瓶颈和制约因素，可能导致镁 合金替代不及预期，主要瓶颈和制约因素如下： 1）安全生产工艺难。由于镁的化学性质活泼，镁的粉尘、碎屑、轻薄料导热 好，热积聚快，暴露于空气中一旦遇上火星、火花、火焰就会导致爆燃。镁合金压铸生产的安全与防护措施涉及镁合金熔炼、压铸、后道处理、精加工等生产工序 以及对应粉尘、碎屑、轻薄料的储存和处理，对企业的安全生产技术、安全生产管 理工作、操作人员专业性以及生产设备质量均提出较高要求。

2）耐腐蚀性差。镁的平衡电位很低，与不同类金属接触时易充当阳极作用， 发生电偶腐蚀，且镁合金材料熔点低，其受到外界因素的影响大，非常容易受到 腐蚀破坏。目前的商用镁合金耐蚀性较差，耐蚀镁合金材料有待开发。 3）耐热性差，有高温蠕变性。镁合金在室温下具有良好的综合力学性能，但 随着温度的升高，性能将下降，在高温使用条件下易产生蠕变，无法满足壳体类 零部件的密封要求，难以作为关键零件(如发动机零件)在汽车等工业中广泛的应用。 耐热镁合金的开发需要运用稀土元素(RE)，但稀土合金的原材料成本较高，阻碍 了耐热镁合金的应用。

4）镁合金零部件生产成本高。受镁合金特性和加工工艺影响，镁合金的加工 成本较高。例如，镁合金熔炼浇铸时需要熔剂保护法和气体保护法来阻燃，会产 生严重的环境污染，并使合金性能降低，造成设备投资增大。镁合金压铸模价格 较高，压铸件废品率高，导致单个镁合金零部件成本与铝合金零部件相比增加 15% 以上。镁原料价格波动较大，整体镁市场不能长期保持稳定运行，而且镁零件供 应商体系无法与铝、钢企业相媲美，因此与汽车零部件用的高强度钢和铝相比， 镁的成本较高。 5）缺少工业应用数据库，模具设计难度大。目前镁合金基础数据较少，缺少 系统的力学、电学腐蚀等方面的性能数据，导致在实际生产过程中缺乏基础实验 数据。在模具的设计过程中缺少相关数据支撑，导致制造模具的难度较大。