“易燃”、“难加工”、“价格高”——这样的印象一直伴随着镁合金。虽作为轻量化材料曾经备受期待,但普及程度却难如人意。随着材料和加工技术的发展,现在镁合金已然发生改变,正在逐渐成为安全易用的轻量化材料。电池和贮氢等能源领域的新项目也已经起航。渡过了休眠期,镁终于迎来了开花结果的丰收时节。
实用金属中最轻,且比强度较高的镁合金,被用于制造笔记本电脑、汽车部件和相机外壳等,已经不算稀奇的材料。虽说如此,要称其为通用材料还相差很远,镁还未能象人们期待的那样贴近生活。那么,镁合金有了哪些进化呢?让我们从其产品自身、加工和用途三个方面,来看镁合金的进化。
首先,镁合金自身的进化大致有两点。一点是难燃性。已有克服了易燃、难灭火等缺点的镁合金登场。这就是熊本大学在2012年发布的“KUMADAI不燃镁合金”。作为其基础的“KUMADAI耐热镁合金”在900℃以上也不会自燃,而其进化版“KUMADAI不燃镁合金”则完全不会燃烧。并且凭借优异的强度受到关注,有望用来制造注重阻燃性的飞机结构材料。
镁锂合金是美国宇航局(NASA)在1960年代开发的。当时的用途包括航天产业和军需产业等,因前述难点的阻碍,在民需产业未能得到采用。
NECPC以非凡的热情挑战笔记本电脑的轻量化,在以镁合金加工能手Kasatani(总部:大阪市)为首的材料企业、表面处理企业及涂装企业的协助下,在全球率先实现了镁锂合金的量产。
现在,镁合金结构材料主要使用铸件等制造,要想用于创意性强的用途、或者高强度的大型结构材料,就必须使用挤压、冲压、压延等塑性加工技术和相应的材料。压延材料能够满足这种需求,有望推动镁合金在结构材料领域的普及。
例如,东芝2013年春季推出的笔记本电脑“dynabook KIRA”采用的顶板,就是由住友电气工业(以下,住友电工)制造的镁合金“AZ91”板材以冲压加工方式制成的。实现了富有金属光泽的效果。
对住友电工开发的AZ91板材作冲压加工制成。经化学处理后施以拉丝加工,再覆上透明涂层。 AZ91很难进行塑性加工,此前是使用压铸和触变注射成型方式,住友电工通过在滚轧时控制其金属结构,成功制造出了压延材料。制成了冲压用板材。如果投入量产,就能够以等于或者低于压铸的价格制造结构材料*4。
权田金属工业(总部:相模原市)也从2013年开始了镁合金压延材料成本削减的研究项目。目标是使成本减半,从现在的4000日元/kg,减少到2000日元/kg。
该公司在大约10年前开发出了以快速冷却法制造微细晶粒铸板的技术*5。就铸造速度而言,一般的双辊铸造工艺每分钟能够铸造2~3米,该技术则实现了其10倍以上。现在,主要应用于AZ61薄板的量产*6。该公司准备以这项技术为原型,改善轧辊和熔融金属的进给方法,以达到降低低成本的目的。
最后来看用途的进化。不只是结构材料,将镁合金用作燃料电池和贮氢等能源相关材料的尝试也取得了进展。其实以前就知道镁合金理论上在此类用途具有卓越的能力,但实际上却没有充分发挥出来,因易腐蚀,所以工业上一直难以利用。
然而在最近,情况已经开始转变:东京工业大学及东北大学开发的镁燃料电池就是一个代表。这种电池能够提高燃料电池这种原电池的性能,并且延长其寿命。
另一方面,贮氢领域也在使用镁合金作为贮氢合金。Biocoke Lab(总部:东京)着眼于此,开发出了方便、安全的氢气储运技术,已经推出了产品。
韩国和中国也不甘示弱 热切关注克服了老毛病、积累了雄厚实力的镁合金的,不只是日本。
诸如,2012年11月,韩国的钢铁企业浦项制铁公司(POSCO)建成了一座镁精炼厂。滚轧厂已经建成了量产2米宽板材的体制。韩国正准备把曾经完全依靠中国进口的镁锭料改为国产。而且,镁还被选为韩国政府在8年内投资250亿日元的材料研究计划的对象,举国上下都对镁的未来寄予了厚望,中国也在发挥自身的供应能力,加快开发镁的活用技术。
反观日本,虽说技术领先,但面临着韩国等世界多国的快速追击。既然镁合金拥有强大的潜力,在实用化难度已经降低的今天,倘若不加大开发和应用的力度,日本难保不会失败。
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